以前收集器特点

  • 年轻代和老年代是各自独立且连续的内存块
  • 年轻代收集使用单eden+S0+S1进行复制算法
  • 老年代收集必须扫描整个老年代区域
  • 都是以尽可能少而快速地执行GC为设计原则。

G1是什么

G1（Garbage-First）收集器，是一款面向服务端应用的收集器，应用在多处理器和大容量内存环境中，在实现高吞吐量的同时，尽可能的满足垃圾收集暂停时间的要求。另外还具有一下特性：

  • 像CMS收集器一样，能与应用程序线程并发执行。
  • 整理空间空间更快。
  • 需要更多的时间来预测GC停顿时间。
  • 不希望牺牲大量的吞吐性能。
  • 不需要更大的Java Heap。

G1收集器的设计目标是取代CMS收集器，它同CMS相比，在以下方面表现的更出色：

  • G1是一个有整理内存过程的垃圾收集器，不会产生很多内存碎片。
  • G1的Stop The World（STW）更可控，G1在停顿时间上添加了预测机制，用户可以指定期望停顿时间。

CMS垃圾收集器虽然减少了智停应用程序的运行时间，但是它还是存在着内存碎片问题。于是，为了去除内存碎片问题，同时又保留CMS垃圾收集器低暂停时间的优点，JAVA7发布了一个新的垃圾收集器-G1垃圾收集器。

G1是在2012年才在jdk1.7u4中可用。 oracle官方计划在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器以替代CMS。它是一款面向服务端应用的收集器，主要应用在多CPU和大内存服务器环境下，极大的减少垃圾收集的停顿时间，全面提升服务器的性能，逐步替换ava8以前的CMS收集器。

主要改变是Eden, Survivor,和 Tenured等内存区域不再是连续的了，而是变成了一个个大小一样的 region（区域块）,每个 region从1M到32M不等。一个 region有可能属于Eden, Survivor或者 Tenured内存区域。

特点

  1. G1 能充分利用多 CPU、多核环境硬件优势，尽量缩短 STW。
  2. G1 整体上采用标记-整理算法，局部是通过复制算法，不会产生内存碎片。
  3. 宏观上看G1之中不再区分年轻代和老年代。把内存划分成多个独立的子区域（Region），可以近似理解为一个围棋的棋盘。
  4. G1收集器里面讲整个的内存区都混合在一起了，但其本身依然在小范围内要进行年轻代和老年代的区分，保留了新生代和老年代，但它们不再是物理隔离的，而是一部分Region的集合且不需要Region是连续的，也就是说依然会采用不同的GC方式来处理不同的区域。
  5. G1虽然也是分代收集器，但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别，也不需要完全独立的 survivor（to space） 堆做复制准备。G1只有逻辑上的分代概念，或者说每个分区都可能随G1的运行在不同代之间前后切换；

底层原理

最大好处是化整为零，避免全内存扫描，只需要按照区域来进行扫描即可。

Region区域化垃圾收集器

G1划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动Full GC。

区域化内存划片 Region,整体变为了一些列不连续的内存区域，避免了全内存区的GC操作。

核心思想是将整个堆内存区域分成大小相同的子区域（ Region),在JVM启动时会自动设置这些子区域的大小，在堆的使用上，G1并不要求对象的存储一定是物理上连续的只要逻辑上连续即可，每个分区也不会固定地为某个代服务，可以按需在年轻代和老年代之间切换。启动时可以通过参数-XX:G1 HeapRegionSize=n可指定分区大小（1MB-32MB,且必须是2的幂），默认将整堆划分为2048个分区。

大小范围在1MB~32MB,最多能设置2048个区域，也即能够支持的最大内存为：32MB*2048=65536MB=64G内存

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回收步骤

G1收集器下的Young GC

针对Eden区进行收集，Eden区耗尽后会被触发，主要是小区域收集+形成连续的内存块，避免内存碎片。

  • Eden区的数据移动到新的Survivor区，部分数据晋升到Old区。
  • Survivor区的数据移动到新的Survivor区，部分数据晋升到Old区。
  • 最后Eden区收集干净了，GC结束，用户的应用程序继续执行。

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4步骤

初始标记：只标记GC Roots能直接关联到的对象
并发标记：进行GC Roots Tracing的过程
最终标记：修正并发标记期间，因程序运行导致标记发生变化的那一部分对象
筛选回收：根据时间来进行价值最大化的回收。

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G1参数配置

JVM参数

-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseG1GC

  1. public class GCOverheadLimit {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         int i = 0;
  4.         List<String> list = new ArrayList<>();
  5.         try {
  6.             while (true) {
  7.                 list.add(String.valueOf(++i));
  8.             }
  9.         } catch (Exception e) {
  10.             System.out.println("---------------- i = " + i);
  11.             e.printStackTrace();
  12.         }
  13.     }
  14. }

常用配置参数（了解）

  • -XX:+UseG1GC
  • -XX:G1HeapRegionSize=n:设置的G1区域的大小。值是2的幂，范围是1MB到32MB。目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=n：最大GC停顿时间，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿小于这个时间。
  • -XX:MaxGCPauseMillis=n：最大GC停顿时间，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿小于这个时间。
  • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n：堆占用了多少的时候就触发GC，默认为45
  • -XX:ConcGCThreads=n：并发GC使用的线程数。
  • -XX:G1ReservePercent=n：设置作为空闲的预留内存百分比，以降低目标空间溢出的风险，默认值是10%

开发人员仅仅声明一下参数即可：

三步归纳：开始G1+设置最大内存+设置最大停顿时间

  • -XX:+UseG1GC
  • -Xmx32g
  • -XX:MaxGCPauseMillis=100

-XX:MaxGCPauseMillis=n：最大GC停顿时间单位毫秒，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿小于这个时间。

和CMS相比的优势

两个优势：

  • G1不会产生内存碎片
  • 是可以精确控制停顿。该收集器是把整个堆（新生代、老生代）划分成多个固定大小的区域，每次根据允许停顿时间去收集垃圾最多的区域。