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垃圾收集器 G1
G1「Garbage First」收集器是继 CMS 收集器的下一代垃圾收集器，在 Java 7 中加入了 JVM 垃圾收集器大家族中；其目的是为了适应服务器中大内存，多 CPU 的场景，同 CMS 收集器 一样，G1 关注最低时延的问题，官方也推荐使用 G1 来替代 CMS 收集器；
G1 收集器的特点
- 引入了 Region 来划分堆空间，弱化了分代的概念；
- 「软实时」：力求达到暂停时间目标，允许少部分情况超出指定时间；
- 垃圾回收从可回收空间最多的 Region 开始，回收更多的堆空间，同时尽可能不超过暂停时间目标；这也是它名字「Grabage First」的由来;
相较于 CMS 的改进
- CMS 采用标记 - 清除算法，会产生内存碎片，不利于大对象的分配，导致提前触发 Full GC；G1 则采用了标记 - 整理算法；
- CMS 只能用于老年代，而 G1 可用于新生代和老年代；
- G1 垃圾收集停顿时间可控，算法会尽可能保证在指定停顿时间内完成垃圾回收，防止垃圾收集突然停顿过长导致应用出现雪崩现象；
- 并行与并发：更加充分利用多 CPU 的硬件优势
G1 应用场景
G1 主要应用于多 CPU 的大内存服务器中，在满足低延时的前提下，尽可能满足垃圾回收暂停时间；以下场景适合使用 G1 收集器：
- 服务端多核并且应用程序占用大内存，至少 4 G 以上；
- 采用 CMS 时产生大量内存碎片；
- 需要更可控的垃圾收集时间，避免高并发下出现雪崩现象；
G1 堆内存划分
JVM 对堆内存有着分代划分的概念，目的是为了适应不同类型的对象的垃圾回收；JVM 将堆内存分为新生代和老年代；新生代又分为一个 Eden 区和两个存活区；
在 G1 收集器之前的收集器都是在物理层面划分了堆内存；而 G1 将内存划分为大小相等的 Region，但逻辑上还是有着分代的概念；每个 Region 的大小从 1M 到 32M，且值需要是 2 的幂，Region 个数不能超过 2048 个；
下面两张图，可以更直观的看出 G1 对堆内存的划分
从上图中可以看到，G1 将 Region 分为四种类型：Eden, Survivor, Old, Humongous; Eden，Survivor 则为新生代；Old, Humongous 对应老年代区域；其中 Humongous 代表巨型区，当一个对象大小超过了 Region 大小的一半则将对象视为「巨型对象」，这类巨型对象会直接进入老年代，存放这类巨型对象的区域称为巨型区；
区分出巨型区的原因是 G1 局部的垃圾收集算法是复制算法，整体是标记整理算法，为了避免巨型对象的复制，单独处理；由于巨型对象区的对象都是超过 Region 的一半，巨型区会产生内存碎片；
如果想避免巨型区导致的老年代碎片化问题，可以通过 -XX:G1HeapRegionSize 增加单个 Region 的大小，使得对象不再是巨型对象，采用常规的分配路径。
G1 回收算法
G1 提供了两种垃圾回收模式，Young GC 和 Mixed GC，并且两种模式都会 STW「Stop The World」.
Young GC
Youg GC 过程中，会回收 Eden 区和上次垃圾回收后的 Survivor 区。GC 后的存活对象将被复制或者移动到其他 Region 中；如果是存活超过指定阈值的对象会被提升到老年代的 Region，否则移动到 Survivor 的 Region 并同时将此 Region 加入 CSet 中，为下一次 GC 做准备；
Mixed GC
当执行完一次整个并发标记周期，则会将 GC 模式从 Young GC 转换为 Mixed GC，G1 会有选择的将部分 Old Region 加入都需要回收的集合中；加入 Old Region 的数目由一系列的参数控制；经过多次 Mixed GC 回收了足够的 Old Region后，GC 模式会从 Mixed GC 转换为 Young GC；等到下次并发标记周期完成后，再回到 Mixed GC 执行；
并发标记周期
并发标记周期包含以下几个过程：
- 初始化标记阶段(Initial mark phase)：对根节点进行标记，该阶段会 STW;
- 根区域扫描阶段(Root region scanning phase)：扫描上一步被标记的 Survivor 区域，获取对 Old Region 的引用，然后标记 Old Region 被引用的对象；此阶段不会 STW ，会与程序并发运行；且只有本过程执行完后才能执行 Young GC；
- 并发标记阶段(Concurrent marking phase)：扫描整个堆找到所有可达的对象，此阶段不会 STW 与程序并发运行，并且可以被 Young GC 所中断；
- 最终标记阶段(Remark phase)：此阶段会 STW 收集并帮助完成标记过程，G1 GC 通过消耗 SATB 的缓冲区，跟踪未访问的对象，处理是否有引用；
- 清理阶段(Cleanup phase)：此阶段会 STW，G1 GC 会标记完成空闲的 Region 和需要进行 Mixed GC 的 Region；整个过程在返回空闲的空的 Region 后就可以并发的执行。执行完此阶段后，就可以执行 Mixed GC 了。
执行流程图
