一、G1垃圾回收器介绍
为了解决CMS算法产生空间碎片和其他一系列的问题缺陷，HotSpot虚拟机团队提出了另外一种垃圾回收策略，G1（Garbage First）算法。通过参数-XX:+UserG1GC来启用。这个算法在JDK7被正式推出。
G1垃圾回收算法主要应用在多CPU大内存的服务中，在满足高吞吐量的同事，尽可能的满足垃圾回收时的暂停时间，G1的设计应用场景：
- 垃圾收集线程和应用线程并发执行，和CMS一样。
- 空闲内存亚索时避免冗长的暂停时间
- 应用需要更多可预测的GC暂停时间
- 不希望牺牲太多的吞吐性能
- 不需要很大的java堆
1、堆内存结构：
1、以往的垃圾回收算法，比如CMS，堆内存结构如下：
年轻代/新生代：eden space+2个survivor
老年代：old space
持久代：1.8之前的perm space
元空间：1.8之后的metaspace(元空间)
上面这些space必须是地址连续的空间。
2、在G1算法中，采用了另一种完全不同的方式组织堆内存
堆内存被划分成多个大小相等的内存块Region，每个Region是逻辑连续的一段内存。
每个Region被标记了E,S,O,H，说明每个Region在运行时都充当了一种角色，其中H是以往算法中没有的，它代表Humongous，这表示这些Region存储的是巨型对象。当新建对象大小超过Region大小一半的时候，直接在新的一个或者多个连续Region中分配，并标记为H。
3、Region
堆内存中一个Region的大小可以通过-XX:G1HeapRegionSize参数指定，大小区间只能是1M,2M,4M,8M,16M,32M，总之是2的幂次方，如果G1HeapRegionSize为默认值，则在堆初始化时计算Region的实际大小。
默认把堆内存按照2048份均分，最后得到一个合理的大小。
2、GC模式
G1中提供了3种模式垃圾回收模式，young GC,mixed GC和full GC。在不同的条件下被触发
1、young GC
发生在年轻代的GC算法，一般对象（除了巨型对象），都是在eden region中分配内存，当所有的eden region被消耗殆尽无法再申请内存的时候，就会触发一次young GC，这种触发机制和之前的young GC差不多，执行玩一次young GC，活跃对象会被拷贝到survivor region或者晋升到old region中，空闲的region会被放入空闲列表中，等待下次被使用。
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| -XX:MaxGCPauseMillis | 设置G1收集过程目标时间，默认200ms |
| -XX:G1NewSizePercent | 新生代最小值，默认值5% |
| -XX:G1MaxNewSizePercent | 新生代最大值，默认值60% |
2、mixed GC
当越来越多的对象晋升到老年代old region时，为了避免堆内存被消耗殆尽，虚拟机会触发一个混合的垃圾收集器，也就是mixed GC；这个算法不是一个old GC，除了回收整个young region，还会回收一部分old region。注：只是一部分老年代，而不是全部老年代，可以选择哪些old region进行收集，从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。
mixed GC什么时候被触发？
有点类似cms的触发机制 ，如果添加了以下参数：
1 | -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 |
当CMS的老年代的使用率达到80%时，就会触发一次cms gc。
相对的，mixed gc中也有一个阈值参数：
1 | -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent |
当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阈值时，会触发一次mixed gc。
3、mixed GC执行过程
- initial remark：初始标记过程，整个过程STW（Stop-The-World，在执行垃圾回收算法的时候，Java应用程序的其他所有线程都被挂起，Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但是不饿能够和JVM交互）标记了从GC Root可达的对象
- concurrent marking：并发标记过程，整个过程gc collector线程与应用线程可以并行执行，标记出GC Root可达对象衍生出来的存活的对象，并收集各个Region的存活对象信息。
- remark：最终标记过程，整个过程STW，标记出哪些在并发标记过程中遗漏的，或者内部引用发生变化的对象。
- clean up：垃圾清除过程，如果发现一个Region中没有存活对象，则把该Regioon加入到空闲列表中。
4、full GC
如果对象内存分配速度过快，mixed GC来不及回收，导致老年代old Region被填满，就会触发一次full gc。
G1的full GC算法就是单线程的执行serial old gc，会导致异常长时间的暂停时间，需要进行不断的调优，尽可能的避免full GC。
- 本文作者： Victor Dan
- 本文链接： https://anonymousdq.github.io/victor.github.io/2019/11/01/一、G1垃圾回收器介绍/
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