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摘要：G1 垃圾回收器是一款次要面向服务端利用的垃圾收集器。
本文分享自华为云社区《JVM 面试高频考点：由浅入深带你理解 G1 垃圾回收器！！！》，原文作者：Code 皮皮虾。
G1 垃圾回收器介绍
G1 垃圾回收器是一款次要面向服务端利用的垃圾收集器。作为垃圾回收器技术发展史上里程碑的成绩，G1 垃圾回收器不同于以往的垃圾回收器，首先是思维上的转变，如下图：
G1 对于 Java 堆的划分
下面的图，小伙伴们第一次看可能不咋明确，因为各位还不理解 G1，看看上面的话，应该就差不多了。
G1 垃圾回收器对于 Java 堆区域的划分不同于以往咱们对 Java 对区域划分的认知
以往对于 Java 堆区域的划分为：新生代和老年代，新生代又划分为 Eden 区和 Survivor 区，Survivor 区又分为 from 区和 to 区。
然而当初，G1 不再保持固定大小以及固定数量的分代区域划分，而是把间断的 Java 堆空间划分为多个大小相等的独立区域（Region），每个 Region 都能够成为 Eden 空间、Survivor 空间、老年代空间。
这种思维上的转变和设计，使得 G1 能够面向堆内存任何局部来组成回收集来进行回收，衡量标准不再是它属于哪个分代，而是哪块内存寄存的垃圾最多，回收收益最大，这就是 G1 收集器的 Mixed GC 模式，即混合 GC 模式。
Region 还有一类非凡的 Humongous 区域，专门用来存储大对象。G1 认为只有大小超过了一个 Region 容量一半的对象即可断定为大对象。如果是那些超过了整个 Region 容量的超大对象，将会放在间断 N 个 Humongous Region 区域。
Region 的取值范畴为 1M ~ 32M
Region 的默认个数为 2048 个
-XX:G1HeapRegionSize = N
G1 这么做看起来是由一种面目一新的感觉，但仔细的小伙伴可能曾经发现，如果 Region 之间存在跨区援用对象，那这些对象如何解决？
- 不论是 G1 还是其余分代收集器，JVM 都是应用 记忆集(Remembered Set) 来防止全局扫描。
- 每个 Region 都有一个对应的记忆集。
- 每次 Reference 类型数据写操作时，都会产生一个 写屏障（Write Barrier）临时去终止操作
- 而后查看将要写入的援用 指向的对象是否和该 Reference 类型数据在不同的 Region（其余收集器：查看老年代对象是否援用了新生代对象）
- 如果不同，通过 卡表（Card Table）把相干援用信息记录到援用指向对象的所在 Region 对应的记忆集(Remembered Set) 中
- 当进行垃圾收集时，在 GC Roots 枚举范畴加上记忆集；就能够保障不进行全局扫描了。
G1 的记忆集能够了解为一个哈希表，Key 就是别的 Region 的起始地址，Value 就是卡表的索引号汇合。
因为 G1 将 Java 堆划分为一个个 Region 的缘故，而 Region 数量相比于传统分代数量显著多得多，所以 G1 相比于传统的垃圾回收器来说，须要耗费相当于 Java 堆容量 10%~ 20% 的额定空间来维持收集器的工作。
G1 垃圾回收器工作流程
- 初始标记 (Initial Marking)： 这阶段仅仅只是标记 GC Roots 能间接关联到的对象并批改 TAMS(Next Top at Mark Start)的值，让下一阶段用户程序并发运行时，能在正确的可用的 Region 中创立新对象，这阶段须要进展线程，然而耗时很短。而且是借用进行 Minor GC 的时候同步实现的，所以 G1 收集器在这个阶段理论并没有额定的进展。
- 并发标记 (Concurrent Marking)： 从 GC Roots 开始对堆的对象进行可达性剖析，递归扫描整个堆里的对象图，找出存活的对象，这阶段耗时较长，然而能够与用户程序并发执行。当对象图扫描实现当前，还要重新处理 SATB 记录下的在并发时有援用变动的对象。
- 最终标记 (Final Marking)： 对用户线程做另一个短暂的暂停，用于解决并发阶段完结后仍遗留下来的最初那大量的 SATB 记录。
- 筛选回收 (Live Data Counting and Evacuation)： 负责更新 Region 的统计数据，对各个 Region 的回收价值和老本进行排序，依据用户所冀望的进展工夫来制订回收打算。能够自由选择多个 Region 来形成会收集，而后把回收的那一部分 Region 中的存活对象 == 复制 == 到空的 Region 中，在对那些 Region 进行清空。
除了并发标记外，其余过程都要 STW
G1 和 CMS 的区别
- G1 从整体上来看是 标记 - 整顿 算法，但从部分（两个 Region 之间）是复制算法。而 CMS 是 标记 - 革除算法 所以说，G1 不会产生内存碎片，而 CMS 会产生内存碎片
- CMS 应用了 写后屏障来保护卡表，而 G1 不仅应用了写后屏障来保护卡表，还是用了 写前屏障来跟踪并发时的指针变动状况（为了实现原始快照）。
- CMS 对 Java 堆内存应用的是传统的 新生代和老年代划分办法，而 G1 应用的全新的划分办法。
- CMS 收集器只收集老年代，能够配合新生代的 Serial 和 ParNew 收集器一起应用。G1 收集器收集范畴是老年代和新生代。不须要联合其余收集器应用
- CMS 应用 增量更新解决并发标记下呈现的谬误标记问题，而 G1 应用原始快照解决
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