轉(zhuǎn)自 http://tech.meituan.com/g1.html

前言
G1 GC踩身，全稱Garbage-First Garbage Collector芍锚，通過-XX:+UseG1GC參數(shù)來啟用挤牛，作為體驗版隨著JDK 6u14版本面世臭家，在JDK 7u4版本發(fā)行時被正式推出，相信熟悉JVM的同學(xué)們都不會對它感到陌生房午。在JDK 9中矿辽，G1被提議設(shè)置為默認(rèn)垃圾收集器（JEP 248）。在官網(wǎng)中郭厌，是這樣描述G1的：
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.

從官網(wǎng)的描述中袋倔，我們知道G1是一種服務(wù)器端的垃圾收集器，應(yīng)用在多處理器和大容量內(nèi)存環(huán)境中折柠，在實現(xiàn)高吞吐量的同時宾娜，盡可能的滿足垃圾收集暫停時間的要求。它是專門針對以下應(yīng)用場景設(shè)計的:
像CMS收集器一樣扇售，能與應(yīng)用程序線程并發(fā)執(zhí)行前塔。
整理空閑空間更快嚣艇。
需要GC停頓時間更好預(yù)測。
不希望犧牲大量的吞吐性能华弓。
不需要更大的Java Heap食零。

G1收集器的設(shè)計目標(biāo)是取代CMS收集器，它同CMS相比该抒，在以下方面表現(xiàn)的更出色：
G1是一個有整理內(nèi)存過程的垃圾收集器，不會產(chǎn)生很多內(nèi)存碎片顶燕。
G1的Stop The World(STW)更可控凑保，G1在停頓時間上添加了預(yù)測機制，用戶可以指定期望停頓時間涌攻。

有了以上的特性欧引，難怪有人說它是一款駕馭一切的垃圾收集器（G1: One Garbage Collector To Rule Them All）。本文帶大家來了解一下G1 GC的一些關(guān)鍵技術(shù)恳谎，為能正確的使用它芝此，做好理論基礎(chǔ)的鋪墊。
G1中幾個重要概念
在G1的實現(xiàn)過程中因痛，引入了一些新的概念婚苹，對于實現(xiàn)高吞吐、沒有內(nèi)存碎片鸵膏、收集時間可控等功能起到了關(guān)鍵作用膊升。下面我們就一起看一下G1中的這幾個重要概念。
Region
傳統(tǒng)的GC收集器將連續(xù)的內(nèi)存空間劃分為新生代谭企、老年代和永久代（JDK 8去除了永久代廓译，引入了元空間Metaspace），這種劃分的特點是各代的存儲地址（邏輯地址债查，下同）是連續(xù)的非区。如下圖所示：

傳統(tǒng)GC內(nèi)存布局

g1 GC內(nèi)存布局

為了減少連續(xù)H-objs分配對GC的影響，需要把大對象變?yōu)槠胀ǖ膶ο笕鹂穑ㄗh增大Region size凄鼻。
一個Region的大小可以通過參數(shù)-XX:G1HeapRegionSize設(shè)定，取值范圍從1M到32M聚假，且是2的指數(shù)块蚌。如果不設(shè)定，那么G1會根據(jù)Heap大小自動決定膘格。相關(guān)的設(shè)置代碼如下：
// share/vm/gc_implementation/g1/heapRegion.cpp// Minimum region size; we won't go lower than that.// We might want to decrease this in the future, to deal with small// heaps a bit more efficiently.#define MIN_REGION_SIZE ( 1024 * 1024 )// Maximum region size; we don't go higher than that. There's a good// reason for having an upper bound. We don't want regions to get too// large, otherwise cleanup's effectiveness would decrease as there// will be fewer opportunities to find totally empty regions after// marking.#define MAX_REGION_SIZE ( 32 * 1024 * 1024 )// The automatic region size calculation will try to have around this// many regions in the heap (based on the min heap size).#define TARGET_REGION_NUMBER 2048void HeapRegion::setup_heap_region_size(size_t initial_heap_size, size_t max_heap_size) { uintx region_size = G1HeapRegionSize; if (FLAG_IS_DEFAULT(G1HeapRegionSize)) { size_t average_heap_size = (initial_heap_size + max_heap_size) / 2; region_size = MAX2(average_heap_size / TARGET_REGION_NUMBER, (uintx) MIN_REGION_SIZE); } int region_size_log = log2_long((jlong) region_size); // Recalculate the region size to make sure it's a power of // 2. This means that region_size is the largest power of 2 that's // <= what we've calculated so far. region_size = ((uintx)1 << region_size_log); // Now make sure that we don't go over or under our limits. if (region_size < MIN_REGION_SIZE) { region_size = MIN_REGION_SIZE; } else if (region_size > MAX_REGION_SIZE) { region_size = MAX_REGION_SIZE; }}

SATB
全稱是Snapshot-At-The-Beginning峭范，由字面理解，是GC開始時活著的對象的一個快照瘪贱。它是通過Root Tracing得到的纱控，作用是維持并發(fā)GC的正確性。那么它是怎么維持并發(fā)GC的正確性的呢菜秦？根據(jù)三色標(biāo)記算法甜害，我們知道對象存在三種狀態(tài)：
白：對象沒有被標(biāo)記到，標(biāo)記階段結(jié)束后球昨，會被當(dāng)做垃圾回收掉唾那。
灰：對象被標(biāo)記了，但是它的field還沒有被標(biāo)記或標(biāo)記完褪尝。
黑：對象被標(biāo)記了闹获，且它的所有field也被標(biāo)記完了。

由于并發(fā)階段的存在河哑，Mutator和Garbage Collector線程同時對對象進行修改避诽，就會出現(xiàn)白對象漏標(biāo)的情況，這種情況發(fā)生的前提是：
Mutator賦予一個黑對象該白對象的引用璃谨。
Mutator刪除了所有從灰對象到該白對象的直接或者間接引用沙庐。

對于第一個條件，在并發(fā)標(biāo)記階段佳吞，如果該白對象是new出來的拱雏，并沒有被灰對象持有，那么它會不會被漏標(biāo)呢底扳？Region中有兩個top-at-mark-start（TAMS）指針铸抑，分別為prevTAMS和nextTAMS。在TAMS以上的對象是新分配的衷模，這是一種隱式的標(biāo)記鹊汛。對于在GC時已經(jīng)存在的白對象蒲赂，如果它是活著的，它必然會被另一個對象引用刁憋，即條件二中的灰對象滥嘴。如果灰對象到白對象的直接引用或者間接引用被替換了，或者刪除了至耻，白對象就會被漏標(biāo)若皱，從而導(dǎo)致被回收掉，這是非常嚴(yán)重的錯誤尘颓，所以SATB破壞了第二個條件走触。也就是說，一個對象的引用被替換時泥耀，可以通過write barrier 將舊引用記錄下來饺汹。
// share/vm/gc_implementation/g1/g1SATBCardTableModRefBS.hpp// This notes that we don't need to access any BarrierSet data// structures, so this can be called from a static context.template <class T> static void write_ref_field_pre_static(T* field, oop newVal) { T heap_oop = oopDesc::load_heap_oop(field); if (!oopDesc::is_null(heap_oop)) { enqueue(oopDesc::decode_heap_oop(heap_oop)); }}// share/vm/gc_implementation/g1/g1SATBCardTableModRefBS.cppvoid G1SATBCardTableModRefBS::enqueue(oop pre_val) { // Nulls should have been already filtered. assert(pre_val->is_oop(true), "Error"); if (!JavaThread::satb_mark_queue_set().is_active()) return; Thread* thr = Thread::current(); if (thr->is_Java_thread()) { JavaThread* jt = (JavaThread*)thr; jt->satb_mark_queue().enqueue(pre_val); } else { MutexLockerEx x(Shared_SATB_Q_lock, Mutex::_no_safepoint_check_flag); JavaThread::satb_mark_queue_set().shared_satb_queue()->enqueue(pre_val); }}

SATB也是有副作用的蛔添，如果被替換的白對象就是要被收集的垃圾痰催，這次的標(biāo)記會讓它躲過GC，這就是float garbage迎瞧。因為SATB的做法精度比較低夸溶，所以造成的float garbage也會比較多。
RSet
全稱是Remembered Set凶硅，是輔助GC過程的一種結(jié)構(gòu)缝裁，典型的空間換時間工具，和Card Table有些類似足绅。還有一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是輔助GC的：Collection Set（CSet）捷绑，它記錄了GC要收集的Region集合，集合里的Region可以是任意年代的氢妈。在GC的時候粹污，對于old->young和old->old的跨代對象引用，只要掃描對應(yīng)的CSet中的RSet即可首量。邏輯上說每個Region都有一個RSet壮吩，RSet記錄了其他Region中的對象引用本Region中對象的關(guān)系，屬于points-into結(jié)構(gòu)（誰引用了我的對象）加缘。而Card Table則是一種points-out（我引用了誰的對象）的結(jié)構(gòu)鸭叙，每個Card 覆蓋一定范圍的Heap（一般為512Bytes）。G1的RSet是在Card Table的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的：每個Region會記錄下別的Region有指向自己的指針拣宏，并標(biāo)記這些指針分別在哪些Card的范圍內(nèi)沈贝。 這個RSet其實是一個Hash Table，Key是別的Region的起始地址勋乾，Value是一個集合缀程，里面的元素是Card Table的Index搜吧。
下圖表示了RSet、Card和Region的關(guān)系（出處）：

Remembered Sets

post-write barrier記錄了跨Region的引用更新领炫，更新日志緩沖區(qū)則記錄了那些包含更新引用的Cards。一旦緩沖區(qū)滿了张咳，Post-write barrier就停止服務(wù)了帝洪，會由Concurrent refinement threads處理這些緩沖區(qū)日志。RSet究竟是怎么輔助GC的呢脚猾？在做YGC的時候葱峡，只需要選定young generation region的RSet作為根集，這些RSet記錄了old->young的跨代引用龙助，避免了掃描整個old generation砰奕。 而mixed gc的時候，old generation中記錄了old->old的RSet提鸟，young->old的引用由掃描全部young generation region得到军援，這樣也不用掃描全部old generation region。所以RSet的引入大大減少了GC的工作量称勋。
Pause Prediction Model
Pause Prediction Model 即停頓預(yù)測模型胸哥。它在G1中的作用是：
G1 uses a pause prediction model to meet a user-defined pause time target and selects the number of regions to collect based on the specified pause time target.

G1 GC是一個響應(yīng)時間優(yōu)先的GC算法，它與CMS最大的不同是铣缠，用戶可以設(shè)定整個GC過程的期望停頓時間烘嘱，參數(shù)-XX:MaxGCPauseMillis指定一個G1收集過程目標(biāo)停頓時間，默認(rèn)值200ms蝗蛙，不過它不是硬性條件蝇庭，只是期望值。那么G1怎么滿足用戶的期望呢捡硅？就需要這個停頓預(yù)測模型了哮内。G1根據(jù)這個模型統(tǒng)計計算出來的歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測本次收集需要選擇的Region數(shù)量，從而盡量滿足用戶設(shè)定的目標(biāo)停頓時間。停頓預(yù)測模型是以衰減標(biāo)準(zhǔn)偏差為理論基礎(chǔ)實現(xiàn)的：
// share/vm/gc_implementation/g1/g1CollectorPolicy.hppdouble get_new_prediction(TruncatedSeq* seq) { return MAX2(seq->davg() + sigma() * seq->dsd(), seq->davg() * confidence_factor(seq->num()));}

在這個預(yù)測計算公式中：davg表示衰減均值北发，sigma()返回一個系數(shù)纹因，表示信賴度，dsd表示衰減標(biāo)準(zhǔn)偏差琳拨，confidence_factor表示可信度相關(guān)系數(shù)瞭恰。而方法的參數(shù)TruncateSeq，顧名思義狱庇，是一個截斷的序列惊畏，它只跟蹤了序列中的最新的n個元素。
在G1 GC過程中密任，每個可測量的步驟花費的時間都會記錄到TruncateSeq（繼承了AbsSeq）中颜启，用來計算衰減均值、衰減變量浪讳，衰減標(biāo)準(zhǔn)偏差等：
// src/share/vm/utilities/numberSeq.cppvoid AbsSeq::add(double val) { if (_num == 0) { // if the sequence is empty, the davg is the same as the value _davg = val; // and the variance is 0 _dvariance = 0.0; } else { // otherwise, calculate both _davg = (1.0 - _alpha) * val + _alpha * _davg; double diff = val - _davg; _dvariance = (1.0 - _alpha) * diff * diff + _alpha * _dvariance; }}

比如要預(yù)測一次GC過程中缰盏，RSet的更新時間，這個操作主要是將Dirty Card加入到RSet中淹遵，具體原理參考前面的RSet口猜。每個Dirty Card的時間花費通過_cost_per_card_ms_seq來記錄，具體預(yù)測代碼如下：
// share/vm/gc_implementation/g1/g1CollectorPolicy.hpp double predict_rs_update_time_ms(size_t pending_cards) { return (double) pending_cards * predict_cost_per_card_ms(); } double predict_cost_per_card_ms() { return get_new_prediction(_cost_per_card_ms_seq); }

get_new_prediction就是我們開頭說的方法合呐，現(xiàn)在大家應(yīng)該基本明白停頓預(yù)測模型的實現(xiàn)原理了暮的。
GC過程
講完了一些基本概念笙以，下面我們就來看看G1的GC過程是怎樣的淌实。
G1 GC模式
G1提供了兩種GC模式，Young GC和Mixed GC猖腕，兩種都是完全Stop The World的拆祈。
Young GC：選定所有年輕代里的Region。通過控制年輕代的region個數(shù)倘感，即年輕代內(nèi)存大小放坏，來控制young GC的時間開銷。
Mixed GC：選定所有年輕代里的Region老玛，外加根據(jù)global concurrent marking統(tǒng)計得出收集收益高的若干老年代Region淤年。在用戶指定的開銷目標(biāo)范圍內(nèi)盡可能選擇收益高的老年代Region。

由上面的描述可知蜡豹，Mixed GC不是full GC麸粮，它只能回收部分老年代的Region，如果mixed GC實在無法跟上程序分配內(nèi)存的速度镜廉，導(dǎo)致老年代填滿無法繼續(xù)進行Mixed GC弄诲，就會使用serial old GC（full GC）來收集整個GC heap。所以我們可以知道娇唯，G1是不提供full GC的齐遵。
上文中寂玲，多次提到了global concurrent marking，它的執(zhí)行過程類似CMS梗摇，但是不同的是拓哟，在G1 GC中，它主要是為Mixed GC提供標(biāo)記服務(wù)的伶授，并不是一次GC過程的一個必須環(huán)節(jié)彰檬。global concurrent marking的執(zhí)行過程分為四個步驟：
初始標(biāo)記（initial mark，STW）谎砾。它標(biāo)記了從GC Root開始直接可達(dá)的對象逢倍。
并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）。這個階段從GC Root開始對heap中的對象標(biāo)記景图，標(biāo)記線程與應(yīng)用程序線程并行執(zhí)行较雕，并且收集各個Region的存活對象信息。
最終標(biāo)記（Remark挚币，STW）亮蒋。標(biāo)記那些在并發(fā)標(biāo)記階段發(fā)生變化的對象，將被回收妆毕。
清除垃圾（Cleanup）慎玖。清除空Region（沒有存活對象的），加入到free list笛粘。

第一階段initial mark是共用了Young GC的暫停趁怔，這是因為他們可以復(fù)用root scan操作，所以可以說global concurrent marking是伴隨Young GC而發(fā)生的薪前。第四階段Cleanup只是回收了沒有存活對象的Region润努，所以它并不需要STW。
Young GC發(fā)生的時機大家都知道示括，那什么時候發(fā)生Mixed GC呢铺浇？其實是由一些參數(shù)控制著的，另外也控制著哪些老年代Region會被選入CSet垛膝。
G1HeapWastePercent：在global concurrent marking結(jié)束之后鳍侣，我們可以知道old gen regions中有多少空間要被回收，在每次YGC之后和再次發(fā)生Mixed GC之前吼拥，會檢查垃圾占比是否達(dá)到此參數(shù)倚聚，只有達(dá)到了，下次才會發(fā)生Mixed GC扔罪。
G1MixedGCLiveThresholdPercent：old generation region中的存活對象的占比秉沼，只有在此參數(shù)之下，才會被選入CSet。
G1MixedGCCountTarget：一次global concurrent marking之后唬复，最多執(zhí)行Mixed GC的次數(shù)矗积。
G1OldCSetRegionThresholdPercent：一次Mixed GC中能被選入CSet的最多old generation region數(shù)量。

除了以上的參數(shù)敞咧，G1 GC相關(guān)的其他主要的參數(shù)有：
參數(shù)
含義

-XX:G1HeapRegionSize=n
設(shè)置Region大小棘捣，并非最終值

-XX:MaxGCPauseMillis
設(shè)置G1收集過程目標(biāo)時間，默認(rèn)值200ms休建，不是硬性條件

-XX:G1NewSizePercent
新生代最小值乍恐，默認(rèn)值5%

-XX:G1MaxNewSizePercent
新生代最大值，默認(rèn)值60%

-XX:ParallelGCThreads
STW期間测砂，并行GC線程數(shù)

-XX:ConcGCThreads=n
并發(fā)標(biāo)記階段茵烈，并行執(zhí)行的線程數(shù)

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent
設(shè)置觸發(fā)標(biāo)記周期的 Java 堆占用率閾值。默認(rèn)值是45%砌些。這里的java堆占比指的是non_young_capacity_bytes呜投，包括old+humongous

GC日志
G1收集器的日志與其他收集器有很大不同，源于G1獨立的體系架構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存璃，下面這兩段日志來源于美團點評的CRM系統(tǒng)線上生產(chǎn)環(huán)境仑荐。
Young GC日志
我們先來看看Young GC的日志：
{Heap before GC invocations=12 (full 1): garbage-first heap total 3145728K, used 336645K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) region size 1024K, 172 young (176128K), 13 survivors (13312K) Metaspace used 29944K, capacity 30196K, committed 30464K, reserved 1077248K class space used 3391K, capacity 3480K, committed 3584K, reserved 1048576K2014-11-14T17:57:23.654+0800: 27.884: [GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)Desired survivor size 11534336 bytes, new threshold 15 (max 15)- age 1: 5011600 bytes, 5011600 total 27.884: [G1Ergonomics (CSet Construction) start choosing CSet, _pending_cards: 1461, predicted base time: 35.25 ms, remaining time: 64.75 ms, target pause time: 100.00 ms] 27.884: [G1Ergonomics (CSet Construction) add young regions to CSet, eden: 159 regions, survivors: 13 regions, predicted young region time: 44.09 ms] 27.884: [G1Ergonomics (CSet Construction) finish choosing CSet, eden: 159 regions, survivors: 13 regions, old: 0 regions, predicted pause time: 79.34 ms, target pause time: 100.00 ms], 0.0158389 secs] [Parallel Time: 8.1 ms, GC Workers: 4] [GC Worker Start (ms): Min: 27884.5, Avg: 27884.5, Max: 27884.5, Diff: 0.1] [Ext Root Scanning (ms): Min: 0.4, Avg: 0.8, Max: 1.2, Diff: 0.8, Sum: 3.1] [Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.3, Max: 0.6, Diff: 0.6, Sum: 1.4] [Processed Buffers: Min: 0, Avg: 2.8, Max: 5, Diff: 5, Sum: 11] [Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.1, Diff: 0.1, Sum: 0.3] [Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.2, Diff: 0.2, Sum: 0.6] [Object Copy (ms): Min: 4.9, Avg: 5.1, Max: 5.2, Diff: 0.3, Sum: 20.4] [Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0] [GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.4, Max: 1.3, Diff: 1.3, Sum: 1.4] [GC Worker Total (ms): Min: 6.4, Avg: 6.8, Max: 7.8, Diff: 1.4, Sum: 27.2] [GC Worker End (ms): Min: 27891.0, Avg: 27891.3, Max: 27892.3, Diff: 1.3] [Code Root Fixup: 0.5 ms] [Code Root Migration: 1.3 ms] [Code Root Purge: 0.0 ms] [Clear CT: 0.2 ms] [Other: 5.8 ms] [Choose CSet: 0.0 ms] [Ref Proc: 5.0 ms] [Ref Enq: 0.1 ms] [Redirty Cards: 0.0 ms] [Free CSet: 0.2 ms] [Eden: 159.0M(159.0M)->0.0B(301.0M) Survivors: 13.0M->11.0M Heap: 328.8M(3072.0M)->167.3M(3072.0M)]Heap after GC invocations=13 (full 1): garbage-first heap total 3145728K, used 171269K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) region size 1024K, 11 young (11264K), 11 survivors (11264K) Metaspace used 29944K, capacity 30196K, committed 30464K, reserved 1077248K class space used 3391K, capacity 3480K, committed 3584K, reserved 1048576K} [Times: user=0.05 sys=0.01, real=0.02 secs]

每個過程的作用如下：
garbage-first heap total 3145728K, used 336645K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)這行表示使用了G1垃圾收集器，total heap 3145728K纵东，使用了336645K粘招。
region size 1024K, 172 young (176128K), 13 survivors (13312K)Region大小為1M，青年代占用了172個（共176128K）偎球，幸存區(qū)占用了13個（共13312K）洒扎。
Metaspace used 29944K, capacity 30196K, committed 30464K, reserved 1077248Kclass space used 3391K, capacity 3480K, committed 3584K, reserved 1048576Kjava 8的新特性，去掉永久區(qū)甜橱，添加了元數(shù)據(jù)區(qū)逊笆，這塊不是本文重點栈戳，不再贅述岂傲。需要注意的是，之所以有committed和reserved子檀，是因為沒有設(shè)置MetaspaceSize=MaxMetaspaceSize镊掖。
[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)GC原因，新生代minor GC褂痰。
[G1Ergonomics (CSet Construction) start choosing CSet, _pending_cards: 1461, predicted base time: 35.25 ms, remaining time: 64.75 ms, target pause time: 100.00 ms]發(fā)生minor GC和full GC時亩进，所有相關(guān)region都是要回收的。而發(fā)生并發(fā)GC時缩歪，會根據(jù)目標(biāo)停頓時間動態(tài)選擇部分垃圾對并多的Region回收归薛，這一步就是選擇Region。_pending_cards是關(guān)于RSet的Card Table。predicted base time是預(yù)測的掃描card table時間主籍。
[G1Ergonomics (CSet Construction) add young regions to CSet, eden: 159 regions, survivors: 13 regions, predicted young region time: 44.09 ms]這一步是添加Region到collection set习贫，新生代一共159個Region，13個幸存區(qū)Region千元，這也和之前的（172 young (176128K), 13 survivors (13312K)）吻合苫昌。預(yù)計收集時間是44.09 ms。
[G1Ergonomics (CSet Construction) finish choosing CSet, eden: 159 regions, survivors: 13 regions, old: 0 regions, predicted pause time: 79.34 ms, target pause time: 100.00 ms]這一步是對上面兩步的總結(jié)幸海。預(yù)計總收集時間79.34ms祟身。
[Parallel Time: 8.1 ms, GC Workers: 4]由于收集過程是多線程并行（并發(fā)）進行，這里是4個線程物独，總共耗時8.1ms（wall clock time）
[GC Worker Start (ms): Min: 27884.5, Avg: 27884.5, Max: 27884.5, Diff: 0.1]收集線程開始的時間袜硫，使用的是相對時間，Min是最早開始時間挡篓，Avg是平均開始時間父款，Max是最晚開始時間，Diff是Max-Min（此處的0.1貌似有問題）
[Ext Root Scanning (ms): Min: 0.4, Avg: 0.8, Max: 1.2, Diff: 0.8, Sum: 3.1]掃描Roots花費的時間瞻凤，Sum表示total cpu time憨攒，下同。
[Update RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.3, Max: 0.6, Diff: 0.6, Sum: 1.4] [Processed Buffers: Min: 0, Avg: 2.8, Max: 5, Diff: 5, Sum: 11]Update RS (ms)是每個線程花費在更新Remembered Set上的時間阀参。
[Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.1, Diff: 0.1, Sum: 0.3]掃描CS中的region對應(yīng)的RSet肝集，因為RSet是points-into，所以這樣實現(xiàn)避免了掃描old generadion region蛛壳，但是會產(chǎn)生float garbage杏瞻。
[Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.2, Diff: 0.2, Sum: 0.6]掃描code root耗時。code root指的是經(jīng)過JIT編譯后的代碼里，引用了heap中的對象误澳。引用關(guān)系保存在RSet中腐芍。
[Object Copy (ms): Min: 4.9, Avg: 5.1, Max: 5.2, Diff: 0.3, Sum: 20.4]拷貝活的對象到新region的耗時。
[Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]線程結(jié)束砌函，在結(jié)束前，它會檢查其他線程是否還有未掃描完的引用溜族，如果有讹俊，則"偷"過來，完成后再申請結(jié)束煌抒，這個時間是線程之前互相同步所花費的時間仍劈。
[GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.4, Max: 1.3, Diff: 1.3, Sum: 1.4]花費在其他工作上（未列出）的時間。
[GC Worker Total (ms): Min: 6.4, Avg: 6.8, Max: 7.8, Diff: 1.4, Sum: 27.2]每個線程花費的時間和寡壮。
[GC Worker End (ms): Min: 27891.0, Avg: 27891.3, Max: 27892.3, Diff: 1.3]每個線程結(jié)束的時間贩疙。
[Code Root Fixup: 0.5 ms]用來將code root修正到正確的evacuate之后的對象位置所花費的時間讹弯。
[Code Root Migration: 1.3 ms]更新code root 引用的耗時，code root中的引用因為對象的evacuation而需要更新这溅。
[Code Root Purge: 0.0 ms]清除code root的耗時闸婴，code root中的引用已經(jīng)失效，不再指向Region中的對象芍躏，所以需要被清除邪乍。
[Clear CT: 0.2 ms]清除card table的耗時。
[Other: 5.8 ms][Choose CSet: 0.0 ms][Ref Proc: 5.0 ms][Ref Enq: 0.1 ms][Redirty Cards: 0.0 ms][Free CSet: 0.2 ms]其他事項共耗時5.8ms对竣，其他事項包括選擇CSet庇楞，處理已用對象，引用入ReferenceQueues否纬，釋放CSet中的region到free list吕晌。
[Eden: 159.0M(159.0M)->0.0B(301.0M) Survivors: 13.0M->11.0M Heap: 328.8M(3072.0M)->167.3M(3072.0M)]新生代清空了，下次擴容到301MB临燃。

global concurrent marking 日志
對于global concurrent marking過程睛驳，它的日志如下所示：
66955.252: [G1Ergonomics (Concurrent Cycles) request concurrent cycle initiation, reason: occupancy higher than threshold, occupancy: 1449132032 bytes, allocation request: 579608 bytes, threshold: 1449551430 bytes (45.00 %), source: concurrent humongous allocation]2014-12-10T11:13:09.532+0800: 66955.252: Application time: 2.5750418 seconds 66955.259: [G1Ergonomics (Concurrent Cycles) request concurrent cycle initiation, reason: requested by GC cause, GC cause: G1 Humongous Allocation]{Heap before GC invocations=1874 (full 4): garbage-first heap total 3145728K, used 1281786K [0x0000000700000000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000) region size 1024K, 171 young (175104K), 27 survivors (27648K) Metaspace used 116681K, capacity 137645K, committed 137984K, reserved 1171456K class space used 13082K, capacity 16290K, committed 16384K, reserved 1048576K 66955.259: [G1Ergonomics (Concurrent Cycles) initiate concurrent cycle, reason: concurrent cycle initiation requested]2014-12-10T11:13:09.539+0800: 66955.259: [GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (initial-mark)…….2014-12-10T11:13:09.597+0800: 66955.317: [GC concurrent-root-region-scan-start]2014-12-10T11:13:09.597+0800: 66955.318: Total time for which application threads were stopped: 0.0655753 seconds2014-12-10T11:13:09.610+0800: 66955.330: Application time: 0.0127071 seconds2014-12-10T11:13:09.614+0800: 66955.335: Total time for which application threads were stopped: 0.0043882 seconds2014-12-10T11:13:09.625+0800: 66955.346: [GC concurrent-root-region-scan-end, 0.0281351 secs]2014-12-10T11:13:09.625+0800: 66955.346: [GC concurrent-mark-start]2014-12-10T11:13:09.645+0800: 66955.365: Application time: 0.0306801 seconds2014-12-10T11:13:09.651+0800: 66955.371: Total time for which application threads were stopped: 0.0061326 seconds2014-12-10T11:13:10.212+0800: 66955.933: [GC concurrent-mark-end, 0.5871129 secs]2014-12-10T11:13:10.212+0800: 66955.933: Application time: 0.5613792 seconds2014-12-10T11:13:10.215+0800: 66955.935: [GC remark 66955.936: [GC ref-proc, 0.0235275 secs], 0.0320865 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.03 secs]2014-12-10T11:13:10.247+0800: 66955.968: Total time for which application threads were stopped: 0.0350098 seconds2014-12-10T11:13:10.248+0800: 66955.968: Application time: 0.0001691 seconds2014-12-10T11:13:10.250+0800: 66955.970: [GC cleanup 1178M->632M(3072M), 0.0060632 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]2014-12-10T11:13:10.256+0800: 66955.977: Total time for which application threads were stopped: 0.0088462 seconds2014-12-10T11:13:10.257+0800: 66955.977: [GC concurrent-cleanup-start]2014-12-10T11:13:10.259+0800: 66955.979: [GC concurrent-cleanup-end, 0.0024743 secs

這次發(fā)生global concurrent marking的原因是：humongous allocation，上面提過在巨大對象分配之前膜廊，會檢測到old generation 使用占比是否超過了 initiating heap occupancy percent（45%）乏沸，因為1449132032(used)+ 579608(allocation request:) > 1449551430(threshold)，所以觸發(fā)了本次global concurrent marking爪瓜。對于具體執(zhí)行過程蹬跃，上面的表格已經(jīng)詳細(xì)講解了。值得注意的是上文中所說的initial mark往往伴隨著一次YGC铆铆，在日志中也有體現(xiàn)：GC pause (G1 Humongous Allocation) (young) (initial-mark)蝶缀。
后記
因為篇幅的關(guān)系，也受限于能力水平薄货，本文只是簡單了介紹了G1 GC的基本原理翁都，很多細(xì)節(jié)沒有涉及到，所以說只能算是為研究和使用它的同學(xué)打開了一扇門谅猾。一個日本人專門寫了一本書《徹底解剖「G1GC」 アルゴリズ》詳細(xì)的介紹了G1 GC柄慰，這本書也被作者放到了GitHub上，詳見參考文獻5赊瞬。另外先煎，莫樞在這方面也研究的比較多，讀者可以去高級語言虛擬機論壇向他請教巧涧，本文的很多內(nèi)容也是我在此論壇上請教過后整理的∫＞耄總而言之谤绳，G1是一款非常優(yōu)秀的垃圾收集器占锯，盡管還有些不完美（預(yù)測模型還不夠智能），但是希望有更多的同學(xué)來使用它缩筛，研究它消略，提出好的建議，讓它變的更加完善瞎抛。
參考文獻
Getting Started with the G1 Garbage Collector
請教G1算法的原理
關(guān)于incremental update與SATB的一點理解
Tips for Tuning the Garbage First Garbage Collector
g1gc-impl-book
垃圾優(yōu)先型垃圾回收器調(diào)優(yōu)
Understanding G1 GC Logs
G1: One Garbage Collector To Rule Them All