G1垃圾回收器

1.G1简介

G1（Gargage-First）Jdk9以后默认的垃圾回收器，取代了CMS回收器

G1是一个并行回收器，它把堆分割为很多不相关的区域（region物理上不连续），每个region大小是1~32M不等，必须是2的整数次幂。使用不同的region来表示Eden、Survivor0、Survivor1，Old等；G1每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的region，由于G1侧重点在于回收垃圾最大量的region，所以G1叫做gargage First

 

2. G1 内存模型

2.1 region

G1采用了Region的思路，将堆分割成若干大小相等的区域——region，可以通过-XX:G1HeapRegionSize设置region大小。G1仍然保留新生代老年代概念。如下图所示，一个region可能属于Eden/Survivor/Old，但一个region只能属于一个角色，空白区域代表的是未分配的内存，最后还有个特殊区域H区（Humongous），专门用于存放巨型对象，如果一个对象的大小超过region容量的50%以上，G1就会认为这个是巨型对象。

在其他垃圾回收器中，这些巨型对象会默认分配在老年代，但如果他是一个短期存活的巨型对象，放在老年代就会对垃圾回收器造成负面影响，触发老年代频繁GC，为解决这个问题，G1划分了Humongous专门存放巨型对象，如果H区装不下巨型对象那么G1会寻找连续的H区来存储，如果找不到连续的H区就不得不启动Full GC

 

 

2.2 G1收集器的回收过程

初始标记：STW，标记出从GC root直接可达对象

并发标记：与应用线程并发执行，递归追踪所有可达的对象，并发标记不会阻塞应用程序执行

最终标记：STW，为了处理并发标记过程中新产生的对象引用关系

筛选回收：与应用线程并发执行，G1 GC会根据每个Reigon垃圾堆积情况和回收价值，选择行回收部分region中垃圾对象；回收过程可能会采用复制算法和标记整理算法：复制算法--将存活对象从一个region复制到另一个reigon，并更新相关引用，标记整理算法--将涉及到对象整理和压缩以减少内存碎片

2.3 G1回收策略

YGC:新生代回收--采用复制算法，将Eden和Survior区存货对象复制到另一个Survior区或者晋升老年区，STW

Mixed GC: 新生代、老年代混合回收--标记整理算法，与应用线程并发执行，不会STW。首先会进行全局标记，然后整理，G1回收器选择回收价值高的Region对象

2.4 Remember Set

在串行和并行垃圾回收器中，GC是通过扫描整堆来确定对象是否处于可达路径中，然而G1为了避免stw的整堆扫描，为每个分区分配一个Rset（Remembered set），它内部类似一个反向指针，记录其他region对当前region的引用情况。这样带来好处是回收某个region时不需要全堆扫描，只需要扫描它的Rset就可以找到外部引用，以此来确定本分区内的对象是否存活；对于新生代Reigon的YGC会很频繁，如果每次扫描老年代对新生代的引用情况开销会很大，通过Rset的跟踪机制，可以精确知道哪些老年代引用了新生代对象，从而只扫描这些region，大大降低了YGC的扫描开销

 2.5 性能优化建议

合理设置堆大小：xms和xmx设置不一样，当堆空间资源不足，会动态扩展；xms和xmx设置一样，当堆内存使用低时会浪费资源，所以开发测试环境为了解决内存资源设置xms小于xmx；但生产环境为了追求稳定，xms和xmx设置一样

调整停顿时间：调整G1的停顿时间（-XX：MaxGCPauseMillis）可以平衡垃圾回收效率和应用程序的响应时间

合理调整并行垃圾收集线程数量(2.2中第四步)：通过增加并行垃圾回收线程数量(-XX:ParallesGCThreads)可以提高垃圾回收效率

监控和分析GC日志：定期监控和分析GC日志可以帮助识别潜在的内存泄漏、性能瓶颈和优化机会。可以使用JVM自带的工具（如jstat、jvisualvm）或第三方工具（如GCViewer、YourKit）来进行日志分析和性能调优。

2.6 G1核心配置参数

在JDK9及以后的版本中，G1是默认的垃圾收集器，但在JDK8中，你需要显式地启用。以下是G1收集器的一些核心配置参数：

1. -XX:+UseG1GC: 这个参数用于启用G1垃圾收集器。在JDK8中，你需要明确设置这个参数来使用G1，而在JDK9及更高版本中，G1是默认启用的。
2. -XX:G1HeapRegionSize: 这个参数用于设置每个Region的大小。Region是G1收集器管理内存的基本单位。该值必须是2的幂，范围在1MB到32MB之间。G1的目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个这样的区域。默认情况下，这个值是堆内存的1/2000，这意味着G1收集器管理的最小堆内存应该是2GB以上，最大堆内存为64GB。
3. -XX:MaxGCPauseMillis: 这个参数用于设置期望的最大GC停顿时间指标。G1收集器会尽力在这个时间内完成垃圾回收，以减少应用程序的停顿时间。默认值是200毫秒。
4. -XX:ParallelGCThreads: 这个参数用于设置并行垃圾回收的线程数。这个值通常设置为与可用的CPU核心数相等，最大可以设置为8。
5. -XX:ConcGCThreads: 这个参数用于设置并发标记的线程数。并发标记是G1收集器在垃圾回收过程中的一个阶段，这个阶段与应用程序线程并发执行。通常，这个值设置为并行垃圾回收线程数（ParallelGCThreads）的1/4左右。
6. -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent: 这个参数用于设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。当堆内存的占用率达到这个值时，G1收集器会启动一个并发GC周期。默认值是45%，这意味着当堆内存的45%被占用时，就会触发垃圾回收。
7. -XX:+PrintGCDetails 和 -verbose:gc: 这两个参数不是G1特有的，但它们对于调试和监控垃圾收集器的行为非常有用。-XX:+PrintGCDetails会打印详细的垃圾收集日志，包括每次垃圾收集的时间、回收的对象数量等信息。-verbose:gc则会启用垃圾收集的日志记录，通常与-XX:+PrintGCDetails一起使用以获取更全面的日志输出。

 

 

参考文献
https://blog.csdn.net/qq_46312987/article/details/125074757

https://blog.csdn.net/fengyuyeguirenenen/article/details/123483286?spm=1001.2101.3001.6661.1&utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-1-123483286-blog-129473473.235%5Ev38%5Epc_relevant_anti_vip&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-2%7Edefault%7ECTRLIST%7ERate-1-123483286-blog-129473473.235%5Ev38%5Epc_relevant_anti_vip&utm_relevant_index=1