垃圾收集器--G1垃圾收集器（全区域的垃圾收集器）

小灰灰 2023-02-11 11:30 35阅读 0赞

## 垃圾收集器–G1垃圾收集器（全区域的垃圾收集器） ##

### 文章目录 ###

*   *  垃圾收集器--G1垃圾收集器（全区域的垃圾收集器）
     *  概述
     *  G1垃圾收集器
     *  年轻代垃圾收集
     *  老年代垃圾收集
     *  巨型对象
     *  跨代引用问题

## 概述 ##

G1(Garbage First)垃圾收集器是当今垃圾回收技术最前沿的成果之一。早在JDK7就已加入JVM的收集器大家庭中，成为HotSpot重点发展的垃圾回收技术。同优秀的CMS垃圾回收器一样，G1也是关注最小时延的垃圾回收器，也同样适合大尺寸堆内存的垃圾收集，官方也推荐使用G1来代替选择CMS。G1最大的特点是引入分区的思路，弱化了分代的概念，合理利用垃圾收集各个周期的资源，解决了其他收集器甚至CMS的众多缺陷.

## G1垃圾收集器 ##

用在堆内存很大的情况下，把heap划分为很多很多的**region**块，然后并行的对其进行垃圾回收。  
G1垃圾回收器回收region的时候基本不会STW，而是基于 most garbage优先回收（整体来看是基于"**标记-整理**"算法，从局部即**两个region之间基于"复制"算法**）的策略来对region进行垃圾回收的。

**分区**：

G1采用了分区(Region)的思路，将整个堆空间分成若干个大小相等的内存区域，每次分配对象空间将逐段地使用内存。因此，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；每个分区也不会确定地为某个代服务，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:G1HeapRegionSize=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。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
图中的E表示该region属于Eden内存区域，S表示属于Survivor内存区域，T表示属于Tenured（老年代）内存区域。图中空白的表示未使用的内存空间。G1垃圾收集器还增加了一种新的内存区域，叫做Humongous内存区域，如图中的H块。这种内存区域主要用于**存储大对象**，即大小超过一个region大小的50%的对象。

## 年轻代垃圾收集 ##

在G1垃圾收集器中，年轻代的垃圾回收过程使用复制算法。把Eden区和Survivor区的对象**复制**到新的Survivor区域。**在两个region区域之间用的是复制算法**。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
**注意：在年轻代进行垃圾回收时，就会进行初始标记。**

## 老年代垃圾收集 ##

对于老年代上的垃圾收集，G1垃圾收集器也分为4个阶段，基本跟CMS垃圾收集器一样，但略有不同：

**初始标记(Initial Mark)阶段** 同CMS垃圾收集器的Initial Mark阶段一样，G1也需要暂停应用程序的执行，它会标记从根对象出发，在**根对象的第一层孩子节点中标记所有可达的对象。但是G1的垃圾收集器的初始标记阶段是跟minor gc一同发生的**。也就是说，在G1中，你不用像在CMS那样，单独暂停应用程序的执行来运行Initial Mark阶段，而是**在G1触发minor gc的时候一并将年老代上的初始标记给做了**。

**并发标记**(Concurrent Mark)阶段 在这个阶段G1做的事情跟CMS一样。但G1同时还**多做了一件事情**，就是如果**在并发标记阶段中，发现哪些老年代中对象的存活率很小或者基本没有对象存活，那么G1就会在这个阶段将其回收掉，而不用等到后面的clean up阶段**。这也是Garbage First名字的由来。同时,**在该阶段，G1会计算每个 region的对象存活率**，方便后面的clean up阶段使用 。

**注意**：主要是因为**在并发标记期间**，**垃圾对象被非垃圾对象重新引用**，**然后会把垃圾对象进行写屏障**，然后将该垃圾对象放入队列中，然后**在重新标记阶段，会将队列中的垃圾进行重新判断，如果是非垃圾对象，就会进行重新标记为非垃圾对象。**

**最终标记**(CMS中的Remark阶段) 在这个阶段G1做的事情跟CMS一样, 但是采用的算法不同，G1采用一种叫做SATB(snapshot-at-the-begining)的算法能够在Remark阶段更快的标记可达对象。

**SATB**全称snapshot-at-the-beginning，由Taiichi Yuasa为增量式标记清除垃圾收集器开发的一个算法，**主要应用于垃圾收集的并发标记阶段，解决了CMS垃圾收集器重新标记阶段长时间STW的潜在风险**。

**筛选回收**(Clean up/Copy)阶段 - 在G1中， 它有一个Clean up/Copy阶段，在这个阶段中,**G1会挑选出那些对象存活率低的region进行回收**，这个阶段也是和minor gc一同发生的,如下图所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 巨型对象 ##

巨型对象 Humongous Region

**一个大小达到甚至超过分区大小一半的对象**称为巨型对象(Humongous Object)。当线程为巨型分配空间时，因为巨型对象的移动成本很高，而且有可能一个分区不能容纳巨型对象。因此，**巨型对象会直接在老年代分配**，所占用的连续空间称为巨型分区(Humongous Region)。G1内部做了一个优化，一旦发现没有引用指向巨型对象，则可直接在年轻代收集周期中被回收。

巨型对象会独占一个、或多个连续分区，其中**第一个分区被标记为开始巨型**(StartsHumongous)，**相邻连续分区被标记为连续巨型**(ContinuesHumongous)。并且确定一片连续的内存空间需要扫描整堆，因此确定巨型对象开始位置的成本非常高，如果可以，应用程序应避免生成巨型对象。

## 跨代引用问题 ##

**主要就是老年代对象引用新生代的问题**。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

就会用**卡表**来解决，如果老年代对象引用新生代对象时，就会将该**老年代对象进行标记为脏卡**，进行新生代回收时，主要是缩小了查找范围，直需要从脏卡的范围内进行查找，提高了效率。并不会立即将该对象标记为脏卡，而是将该对象引用放入引用队列中，用线程来实现。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200523171244502.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200523171534396.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200523172640973.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200523173314353.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2x6aF85OTk5OQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70