【JVM】G1垃圾收集器深刻分析

1、和CMS對比

	G1	CMS
設計原則	首先收集儘量多的垃圾(Garbage First)	儘量少而塊地執行GC，以停頓時間爲目標
垃圾回收時機	啓發式算法，在老年代找出具備高收集收益的分區進行收集	內存耗盡（新生代）或者快耗盡(老年代)
內存劃分	將內存劃分爲一個個相等大小的內存分區(Region)，每一個區域均可能有四種狀態：E(eden）、S（Survial）、O（old）、空閒	分爲新生代和老年代2塊連續的內存空間
是否產生垃圾碎片	將一組或多組區域（稱爲回收集 (CSet)）中的存活對象以增量、並行的方式複製到不一樣的新區域來實現壓縮，從而減小堆碎片	採用標記刪除，會產生碎片

2、技術細節

一、G1有一個及其重要的特性：軟實時（soft real-time）。所謂的實時垃圾回收，是指在要求的時間內完成垃圾回收。「軟實時」則是指，用戶能夠指定垃圾回收時間的限時，G1會努力在這個時限內完成垃圾回收，可是G1並不擔保每次都能在這個時限內完成垃圾回收。經過設定一個合理的目標，可讓達到90%以上的垃圾回收時間都在這個時限內。

二、動態調節年輕代和總堆的比例。 

G1能夠根據用戶設置的暫停時間目標自動調全年輕代和總堆大小，暫停目標越短年輕代空間越小、總空間就越大；

整個年輕代內存會在初始空間-XX:G1NewSizePercent(默認整堆5%)與最大空間-XX:G1MaxNewSizePercent(默認60%)之間動態變化，
且由參數目標暫停時間-XX:MaxGCPauseMillis(默認200ms)、須要擴縮容的大小以及分區的已記憶集合(RSet)計算獲得。
固然，G1依然能夠設置固定的年輕代大小(參數-XX:NewRatio、-Xmn)，但同時暫停目標將失去意義。

3、垃圾回收過程

一、YGC

在Eden充滿時觸發，在回收以後全部以前屬於Eden的區塊全變成空白。而後把剩餘的存活對象移動到S區。

不少狀況下，S區的對象會有部分晉升到Old區，另外若是S區已滿、Eden存活的對象會直接晉升到Old區，這種狀況下Old的空間就會漲

這個過程會對年輕代的對象有一個短暫的停頓

二、併發標記階段

G1併發標記週期能夠分紅幾個階段、其中有些須要暫停應用線程。有些是後臺並行處理，不須要暫停應用

1. 初始標記。須要暫停應用線程這個階段會暫停全部應用線程。部分緣由是這個過程會執行一次YGC
2. 併發掃描。後臺線程並行處理，不會暫停應用
3. 併發標記。在root掃描完成後，G1進入了一個併發標記階段。這個階段也是徹底後臺進行的
4. 併發標記階段是能夠被打斷的，好比這個過程當中發生了YGC就會。這個階段以後會有一個二次標記階段和清理階段。這兩個階段一樣會暫停應用線程，但時間很短。接下來還有額外的一次併發清理階段

三、混合GC

接下來G1執行一系列的混合GC。這個時期由於會同時進行YGC和清理上面已標記爲X的區域，因此稱之爲混合階段。

每次混合GC只是清理一部分的O區內存，整個GC會一直持續到幾乎全部的標記區域垃圾對象都被回收，這個階段完了以後G1會從新回到正常的YGC階段。週期性的，當O區內存佔用達到必定數量以後G1又會開啓一次新的並行GC階段.

四、FullGC

若是對象內存分配速度過快，mixed gc來不及回收，致使老年代被填滿，就會觸發 一次full gc，G1的full gc算法就是單線程執行的serial old gc，會致使異常長時間的暫停時間，須要進行不斷的調優，儘量的避免full gc.