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為解決CMS算法產(chǎn)生空間碎片和其它一系列的問題缺陷，HotSpot提供了另外一種垃圾回收策略筋量，G1（Garbage First）算法烹吵，通過參數(shù)-XX:+UseG1GC來啟用，該算法在JDK 7u4版本被正式推出桨武，官網(wǎng)對(duì)此描述如下：
The Garbage-First (G1) collector is a server-style garbage collector, targeted for multi-processor machines with large memories. It meets garbage collection (GC) pause time goals with a high probability, while achieving high throughput. The G1 garbage collector is fully supported in Oracle JDK 7 update 4 and later releases. The G1 collector is designed for applications that:
- Can operate concurrently with applications threads like the CMS collector.
- Compact free space without lengthy GC induced pause times.
- Need more predictable GC pause durations.
- Do not want to sacrifice a lot of throughput performance.
- Do not require a much larger Java heap.
G1垃圾收集算法主要應(yīng)用在多CPU大內(nèi)存的服務(wù)中肋拔，在滿足高吞吐量的同時(shí)，竟可能的滿足垃圾回收時(shí)的暫停時(shí)間呀酸，該設(shè)計(jì)主要針對(duì)如下應(yīng)用場(chǎng)景：
- 垃圾收集線程和應(yīng)用線程并發(fā)執(zhí)行凉蜂，和CMS一樣
- 空閑內(nèi)存壓縮時(shí)避免冗長(zhǎng)的暫停時(shí)間
- 應(yīng)用需要更多可預(yù)測(cè)的GC暫停時(shí)間
- 不希望犧牲太多的吞吐性能
- 不需要很大的Java堆 （翻譯的有點(diǎn)虛，多大才算大七咧？）
堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)
1跃惫、以往的垃圾回收算法，如CMS艾栋，使用的堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)如下：
- 新生代：eden space + 2個(gè)survivor
- 老年代：old space
- 持久代：1.8之前的perm space
- 元空間：1.8之后的metaspace
這些space必須是地址連續(xù)的空間爆存。
2、在G1算法中蝗砾，采用了另外一種完全不同的方式組織堆內(nèi)存先较，堆內(nèi)存被劃分為多個(gè)大小相等的內(nèi)存塊（Region），每個(gè)Region是邏輯連續(xù)的一段內(nèi)存悼粮，結(jié)構(gòu)如下：
每個(gè)Region被標(biāo)記了E闲勺、S、O和H扣猫，說明每個(gè)Region在運(yùn)行時(shí)都充當(dāng)了一種角色菜循，其中H是以往算法中沒有的，它代表Humongous申尤，這表示這些Region存儲(chǔ)的是巨型對(duì)象（humongous object癌幕，H-obj），當(dāng)新建對(duì)象大小超過Region大小一半時(shí)昧穿，直接在新的一個(gè)或多個(gè)連續(xù)Region中分配勺远，并標(biāo)記為H。
Region
堆內(nèi)存中一個(gè)Region的大小可以通過-XX:G1HeapRegionSize參數(shù)指定时鸵，大小區(qū)間只能是1M胶逢、2M、4M、8M初坠、16M和32M和簸，總之是2的冪次方，如果G1HeapRegionSize為默認(rèn)值碟刺，則在堆初始化時(shí)計(jì)算Region的實(shí)踐大小比搭，具體實(shí)現(xiàn)如下：
默認(rèn)把堆內(nèi)存按照2048份均分，最后得到一個(gè)合理的大小南誊。
GC模式
G1中提供了三種模式垃圾回收模式身诺，young gc、mixed gc 和 full gc抄囚，在不同的條件下被觸發(fā)霉赡。
young gc
發(fā)生在年輕代的GC算法，一般對(duì)象（除了巨型對(duì)象）都是在eden region中分配內(nèi)存幔托，當(dāng)所有eden region被耗盡無法申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)穴亏，就會(huì)觸發(fā)一次young gc，這種觸發(fā)機(jī)制和之前的young gc差不多重挑，執(zhí)行完一次young gc嗓化，活躍對(duì)象會(huì)被拷貝到survivor region或者晉升到old region中，空閑的region會(huì)被放入空閑列表中谬哀，等待下次被使用刺覆。
| 參數(shù) | 含義 |
|---|---|
| -XX:MaxGCPauseMillis | 設(shè)置G1收集過程目標(biāo)時(shí)間，默認(rèn)值200ms |
| -XX:G1NewSizePercent | 新生代最小值史煎，默認(rèn)值5% |
| -XX:G1MaxNewSizePercent | 新生代最大值谦屑，默認(rèn)值60% |
mixed gc
當(dāng)越來越多的對(duì)象晉升到老年代old region時(shí)，為了避免堆內(nèi)存被耗盡篇梭，虛擬機(jī)會(huì)觸發(fā)一個(gè)混合的垃圾收集器氢橙，即mixed gc，該算法并不是一個(gè)old gc恬偷，除了回收整個(gè)young region悍手，還會(huì)回收一部分的old region，這里需要注意：是一部分老年代袍患，而不是全部老年代坦康，可以選擇哪些old region進(jìn)行收集，從而可以對(duì)垃圾回收的耗時(shí)時(shí)間進(jìn)行控制协怒。
那么mixed gc什么時(shí)候被觸發(fā)涝焙？
先回顧一下cms的觸發(fā)機(jī)制卑笨，如果添加了以下參數(shù)：
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80
-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly
當(dāng)老年代的使用率達(dá)到80%時(shí)孕暇，就會(huì)觸發(fā)一次cms gc。相對(duì)的，mixed gc中也有一個(gè)閾值參數(shù) -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent妖滔，當(dāng)老年代大小占整個(gè)堆大小百分比達(dá)到該閾值時(shí)隧哮，會(huì)觸發(fā)一次mixed gc.
mixed gc的執(zhí)行過程有點(diǎn)類似cms，主要分為以下幾個(gè)步驟：
- initial mark: 初始標(biāo)記過程座舍，整個(gè)過程STW沮翔，標(biāo)記了從GC Root可達(dá)的對(duì)象
- concurrent marking: 并發(fā)標(biāo)記過程，整個(gè)過程gc collector線程與應(yīng)用線程可以并行執(zhí)行曲秉，標(biāo)記出GC Root可達(dá)對(duì)象衍生出去的存活對(duì)象采蚀，并收集各個(gè)Region的存活對(duì)象信息
- remark: 最終標(biāo)記過程，整個(gè)過程STW承二，標(biāo)記出那些在并發(fā)標(biāo)記過程中遺漏的榆鼠，或者內(nèi)部引用發(fā)生變化的對(duì)象
- clean up: 垃圾清除過程，如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)Region中沒有存活對(duì)象亥鸠，則把該Region加入到空閑列表中
full gc
如果對(duì)象內(nèi)存分配速度過快妆够，mixed gc來不及回收，導(dǎo)致老年代被填滿负蚊，就會(huì)觸發(fā)一次full gc神妹，G1的full gc算法就是單線程執(zhí)行的serial old gc，會(huì)導(dǎo)致異常長(zhǎng)時(shí)間的暫停時(shí)間家妆，需要進(jìn)行不斷的調(diào)優(yōu)鸵荠，盡可能的避免full gc.
