G1(Garbage First)垃圾收集器是當今垃圾回收技術最前沿的成果之一。早在JDK7就已加入JVM的收集器大家庭中，成為HotSpot重點發展的垃圾回收技術，JDK9 默認就是使用的G1垃圾收集器。

不同于其他的分代回收算法，G1最大的特點是引入分區的思路，弱化了分代的概念，合理利用垃圾收集各個周期的資源，解決了其他收集器甚至CMS的眾多缺陷。每塊區域既有可能屬于O區、也有可能是Y區，且每類區域空間可以是不連續的（對比CMS的O區和Y區都必須是連續的）。

G1有三個明顯特點：1、$壓縮空間強，避免碎片$ 2、空間使用更靈活 3、$GC停頓周期更可控，避免雪崩$

G1其實是Garbage First的意思，垃圾優先? 不是，是優先處理那些垃圾多的內存塊的意思。

一般的垃圾回收器把內存分成三類: Eden(E), Suvivor(S)和Old(O)。

G1雖然也把內存分成了這三大類，但是在G1里面這三大類不是涇渭分明的三大塊內存，G1把內存劃分成很多小塊, 每個小塊會被標記為E/S/O中的一個，可以前面一個是Eden后面一個就變成Survivor了。

這么做給G1帶來了很大的好處，由于把三塊內存變成了幾百塊內存，內存塊的粒度變小了，從而可以垃圾回收工作更徹底的并行化。

G1的并行收集做得特別好，我們第一次聽到并行收集應該是CMS(Concurrent Mark & Sweep)垃圾回收算法, 但是CMS的并行收集也只是在收集老年代能夠起效，而在回收年輕代的時候CMS是要暫停整個應用的(Stop-the-world)。而G1整個收集全程幾乎都是并行的。

它回收的大致過程是這樣的:

在垃圾回收的最開始有個短暫的時間段(Inital Mark)會停止應用(stop-the-world)

然后應用繼續運用，同時G1開始Concurrent Mark

再次停止應用，來Final Mark(stop-the-world)

最后感覺Garbage First的原則，選擇一些內存塊進行回收

G1的另一個顯著特點他能夠讓用戶設置應用的暫停時間，為什么G1能做到這一點呢？

也許你已經注意到了，G1回收的第4步，它是“選擇一些內存塊”，而不是整代內存來回收，這是G1跟其它GC非常不同的一點，其它GC每次回收都會回收整個Generation的內存(Eden, Old), 而回收內存所需的時間就取決于內存的大小，以及實際垃圾的多少，所以垃圾回收時間是不可控的；而G1每次并不會回收整代內存，$到底回收多少內存就看用戶配置的暫停時間$，配置的時間短就少回收點，配置的時間長就多回收點 ，伸縮自如。

由于內存被分成了很多小塊，又帶來了另外好處，由于內存塊比較小，進行內存壓縮整理的代價都比較小，相比其它GC算法，可以有效的規避內存碎片的問題。

記憶集Remembered Set：

G1相關概念非常多，有一個重點就是Remembered Set，用于記錄和維護region之間對象的引用關系。為什么需要這么做呢?試想，新生代GC是復制算法，也就是說，類似對象 從Eden或者Survivor到to區域的“移動”，其實是“復制”，本質上是一個新的對象。在這個過程中，需要必須保證老年代到新生代的跨區引用仍然有效。比如card table是remembered set的一種實現。下面的示意圖說明了相關設 計。

G1 的缺點：

G1 需要記憶集 (具體來說是卡表，Remembered Set)來記錄新生代和老年代之間的引用關系，這種數據結構在 G1 中需要占用大量的內存，可能達到整個堆內存容量的 20% 甚至更多。而且 G1 中維護記憶集的成本較高，帶來了更高的執行負載，影響效率。

G1對比CMS的區別在：

G1在壓縮空間方面有優勢

G1通過將內存空間分成區域（Region）的方式避免內存碎片問題

Eden，Survivor，Old區不再固定、在內存使用效率上來說更靈活

G1可以通過設置預期停頓時間（Pause Time）來控制垃圾收集時間避免應用雪崩現象，可駕馭度，G1 是可以設定GC 暫停的 target 時間的，根據預測模型選取性價比收益更高，且一定數目的 Region 作為 CSet，能回收多少便是多少。

G1在回收內存后會馬上同時做，合并空閑內存的工作、而CMS默認是在STW（stop the world）的時候做

G1會在Young GC中使用、而CMS只能在O區使用

SATB 算法在 remark 階段延遲極低以及借助 RSet 的實現可以不做全堆掃描（G1 對大堆更友好）以外，最重要的是可駕馭度

目前CMS還是默認首選的GC策略、可能在以下場景下G1更適合：

服務端多核CPU、JVM內存占用較大的應用（至少大于4G）

應用在運行過程中產生大量內存碎片、需要經常壓縮空間

想要更可控、可預期的GC停頓周期：防止高并發應用雪崩現象

G1 的 JVM調優

1、region太小不合適，會令你在分配大對象時更難找到連續空間
-XX:G1HeapRegionSize=<N, 例如16>M
2、老年代回收，則是依靠Mixed GC，指定觸發閾值，并且設定最多被包含在一次Mixed GC中的region比例
–XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent –XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent
3、在垃圾收集過程中，G1會把新創建的字符串對象放入隊列中，然后在Young GC之后，并發地(不會STW)將內部數據 (char數組，JDK 9以后是byte數組)一致的字符串進行排重，也就是將其引用同一個數組。你可以使用下面參數激活
-XX:+UseStringDeduplication
4、G1只有在發生Full GC時才進行類型卸載，但這顯然不是我們想要的。你可以加上下面的參數，在并發標記階段結束后，JVM即進行類型卸載
-XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark
5、建議開啟選項下面的選項進行并行引用處理
-XX:+ParallelRefProcEnabled

總結

G1是一款壓縮型的收集器.G1通過有效的壓縮完全避免了對細微空閑內存空間的分配,不用依賴于regions，這不僅大大簡化了收集器，而且還消除了潛在的內存碎片問題。除壓縮以外，G1的垃圾收集停頓也比CMS容易估計，也允許用戶自定義所希望的停頓參數(pause targets)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的深入理解G1垃圾收集器的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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