JVM(HotSpot)：GC之G1垃圾回收器

一、简介

1、适用场景

• 同时注重吞吐量（Throughput）和低延迟（Low latency），默认的暂停目标是 200 ms
• 超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的 Region（对JVM空间进行了重新个规划）
• 整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法
• JDK9 时，默认启用G1

2、相关参数

-XX:+UseG1GC	开启G1
-XX:G1HeapRegionSize=size	设置region的大小，一般默认为1248m
-XX:MaxGCPauseMillis=time	设置单次STW最长时间，单位毫秒

二、工作原理

1、大致流程图

分为三个循环阶段

• 年轻代的垃圾收集
• 年轻代的垃圾收集 + 并发标记
• 混合收集
  
  2、Young Collection
• 这个阶段，会发生STW
  新创建的对象会存入Eden区域
  
  当Eden逐渐增多后，会发生一次Minor GC，并将存活的对象存入S 区（Survivor）
  
  当多次Minor GC之后，S区对象的年龄达到一定阈值，默认15岁，则晋升到老年代，并将其他存活的对象复制到另外一个S区。
  
  3、Young Collection + CM
• 在 Young GC 时会进行 GC Root 的初始标记，初始标记会STW，并且只会发生在Young GC中。
• 老年代占用堆空间比例达到阈值时（-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent，默认45%），进行并发标记（不会 STW）
  
  4、Mixed Collection
  会对 E、S、O 进行全面垃圾回收，类似之前的Ful GC，但是，这里不能称之为Full GC。
• 最终标记（Remark）会 STW
• 拷贝存活（Evacuation）会 STW
• -XX:MaxGCPauseMillis=ms
  当老年代占用的比例达到阈值时，会触发Mixed Collection
  过程如下：
  先进行年轻代的Minor GC，然后，对老年代进行垃圾收集，因为，存在MaxGCPauseMillis这个参数的限制，所以，每次的回收STW时间不能超过它，就决定了，每次的回收量有限。
  这时候，G1会优先回收O区垃圾较多的Region，这就是G1名称的由来原因。
  并将O区存活的对象，拷贝到另外一个O区。

三、Young Collection 跨代引用

新生代回收的跨代引用（老年代引用新生代）问题
问题是这样的：
由于O区对象非常多，新生代对象被O区引用，那么，在判断GC Root时，就要遍历整个O区，这样就非常影响性能。
所以，这里为了优化性能，引入了卡表技术与Remembered Set

当老年代引用了新生代对象时，这个老年代对象存放的区域就被标记为脏卡区域。
从而，在遍历GC Root时，直接去脏卡区域查找，节省了大量时间。
那么，有人会问，此处为什么不用队列存放所有O区跨代引用的对象了？
我想，一方面队列也是对象，另外，这样违背GC Root的定义。

四、大对象问题

我想，对算法方案比较擅长的同学，应该会有这样一个问题。
G1将JVM空间划分为Region区域，那么，如果一个巨型对象来了，如何存放？
这Region是不是就类似前面的内存碎片了？

定义：一个对象大于 region 的一半时，称之为巨型对象
巨型对象的存储：

如何回收？
G1 不会对巨型对象进行拷贝，并且回收时被优先考虑
一般情况下，不会把巨型对象放在内存中很久的。