G1回收器介紹

Garbage-First (G1)垃圾回收器適用于“CPU多核、大內存”的服務器。它嘗試以高概率滿足垃圾收集(GC)暫停時間目標，同時實現高吞吐量?。

G1回收器將heap分成一組大小相等的region（大約2000個），每個region的大小固定在1~32MB（必須為2的冪數）。每個region的內存是物理連續的，不同的region內存物理地址不一定連續，但是同generation的多個region是邏輯連續的。 這就是G1“區域化”。

一組region被邏輯劃分成“young generation（含eden區、survivor區）”、“old generation（含old region,humongous region”。young generation和old generation的內存地址不是固定不變的，會應用的運行，由jvm在Xmx范圍動態調整。

注意:G1中沒有survivor0 和 survivor1之分，只有一個，大小是動態分配的。

什么是RSets？

每個Region初始化時，會初始化一個remembered set（已記憶集合），該集合用來記錄并跟蹤其它Region指向該Region中對象的引用。

如下：Region1和Region3中有對象引用了Region2的對象，則在Region2的Rset中記錄了這些引用。

在垃圾回收時，根據Rsets即可知道一個region中的對象被哪些region引用，這樣可以避免掃描整個堆來找到可以回收的垃圾。

什么是Csets?

垃圾回收器計劃回收的region集合。

YoungGC過程？

步驟1.? 選擇收集集合（Collection Set），G1會在遵循用戶設置的GC暫停時間上限的基礎上，選擇一個最大年輕代region數，將這個數量的所有年輕代區域作為收集集合。

步驟2.? 根處理（Root Scanning），接下來，需要從GC ROOTS遍歷，查找從ROOTS直達到收集集合的對象，移動他們到Survivor區域的同時將他們的引用對象加入標記棧

步驟3.? RSet掃描（Scan RS），將RSet作為ROOTS遍歷，查找可直達到收集集合的對象，移動他們到Survivor區域的同時將他們的引用對象加入標記棧

步驟4.? 移動（Evacuation/Object Copy），遍歷上面的標記棧，將棧內的所有所有的對象移動至Survivor區域（其實說是移動，本質上還是復制）

注意：YoungGC過程中，存活對象copy到survivor區或者old區的過程是需要STW的。

eden區和survivor區的大小是動態計算的，可能會一直在變動過程中。

觸發條件：當JVM無法將新對象分配到eden區域時，會觸發年輕代的垃圾回收（年輕代垃圾回收是完全暫停的，雖然部分過程是并行，但暫停和并行并不沖突）。也會稱為“evacuation pause”

G1回收器回收old generation的標記過程

• 初始標記階段（Initial Mark）：需要STW。 對于G1，該過程依附在一個正常的Young GC上。 標記survivor區域的GCroots，這些區域可能引用old generation中的對象。
• GCroots掃描階段（root scan）：掃描initial mark階段標記出的GC roots關聯的survivor區的對象，以及這些對象引用old generation的對象。標記出引用的對象。
• 并發標記階段（concurrent mark）：在整個heap中標記存活對象（live object）。該過程和應用線程并發執行不需要STW,也可以被young GC打斷。
• 重新標記階段（remark）：需要STW。使用'SATB[snapshot-at-the-beginning]'算法再次標記前述幾個過程中斷開的引用，避免漏標。? <解決了CMS可能的垃圾漏標問題>
• 清理階段（cleanup）：
• 統計存活對象，根據設定的目標停頓時間，確定要回收的region。該過程需要STW
• 清空Remembered Sets("Rsets")。該過程需要STW
• 重置空的region，并將其加到空白列表中。該過程是concurrent的。

什么是MixedGC?

mixedGC,即混合GC，針對年輕代和老年代都進行垃圾回收。mixedGC是G1垃圾回收器中特有的概念。

觸發條件：一旦老年代占據堆內存的 45%（-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：設置觸發標記周期的 Java 堆占用率閾值，默認值是 45%。），就要觸發 Mixed GC的標記周期。

什么是full gc？

對整個堆進行回收，包括新生代，老年代、metaspace等。

觸發條件：當mixedGC回收內存的速度無法跟上內存分配的速度，導致老年代也滿了，就會進行Full GC對整個堆進行回收。G1中的Full GC也而是單線程串行的，而且是全暫停，使用的是標記-整理算法，代價非常高。

G1回收器引入STW的幾種情形？

copy存活對象到新的region時；（如YoungGC，MixedGC)

initial mark過程

remark過程

cleanup的部分動作（確定要清空的region，以及確定下次回收的old generation region的"候選人"）

官方文檔：

• Getting Started with the G1 Garbage Collector
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/g1_gc.html#garbage_first_garbage_collection
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/g1_gc_tuning.html#g1_gc_tuning

總結

以上是生活随笔為你收集整理的G1回收器介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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