G1垃圾收集器深度理论讲解【纯理论】

在上三次中对于G1官方解读之后，接下来还得回到G1的理论化知识的了解阶段。。确实G1是概念比较复杂，而且它也是未来JDK的垃圾回收的主流，所以花再多的时间在这上面也是值得的，先来回顾一下上次过过的理论在哪打止了：https://www.cnblogs.com/webor2006/p/11129572.html

下面继续：

G1相对于CMS的的优势：

• G1在压缩空间方面有优势。
  对于CMS是采用标记清除算法，不带压缩功能的，所以肯定会有内存碎片的产生，而G1采用的是拷贝复制算法，所以肯定不会产生内存碎片问题，所以压缩起来空间利用率也大大提升了。
• G1通过将内存空间分成区域（Region）的方式避免内存碎片问题。
• Eden、Survivor、Old区不再固定，在内存使用率上来说更灵活。
  因为G1的Eden、Survivor、Old的个数是可以动态伸缩的，而不像CMS，这些区域就已经定好大小了不能被调整。
• G1可以通过设置预期停顿时间（Pause Time）来控制垃圾收集时间，避免应用雪崩现象。
• G1在回收内存后会马上同时做合并空闲内存的工作，而CMS默认是在STW（stop the world）的时候做。
• G1会在Young GC中使用，而CMS只能在Old区使用。

G1的适合场景：

• 服务端多核CPU、JVM内存占用较大的应用。
• 应用在运行过程中会产生大量内存碎片、需要经常压缩空间。
• 想要更可控、可预期的GC停顿周期；防止高并发下应用的雪崩现象。

G1 GC模式：

• G1提供了两种GC模式，Young GC和Mixed GC，两种都是完全Stop The World的。
• Young GC：选定所有年轻代里的Region。通过控制年轻代的Region个数，既年轻代内存大小，来控制Young GC的时间开销。
• Mixed GC：选定所有年轻代里的Region，外加根据global concurrent marking【在之后有单独介绍】统计得出收集收益高的若干老年代Region。在用户指定的开销目标范围内尽可能选择收益高的老年代Region。
• Mixed GC不是Full GC，它只能回收部分老年代的Region，如果Mixed GC实在无法跟上程序分配内存的速度，导致老年代填满无法继续进行Mixed GC，就会使用serial old GC（Full GC）来收集整个GC heap。所以本质上，G1是不提供Full GC的。

global concurrent marking：

• global concurrent marking的执行过程类似于CMS,但是不同的是，在G1 GC中，它主要是为Mixed GC提供标记服务的，并不是一次GC过程的一个必须环节。
• global concurrent marking的执行过程分为四个步骤。
• 初始标记（inital mark，STW）：它标记了从GC Root开始直接可达的对象。
• 并发标记（Concurrent Marking）：这个阶段从GC Root开始对heap中的对象进行标记，标记线程与应用程序线程并发执行，并且收集各个Region的存活对象信息。
• 重新标记（Remark，STW）：标记那些在并发标记阶段发生变化的对象，将被回收。
• 清理（Cleanup）：清除空Region（没有存活对象的），加入到free list。
• 第一阶段inital mark是共用了Young GC的暂停，这是因为他们可以复用root scan操作，所以可以说global concurrent marking是伴随Young GC而发生的。
• 第四阶段Cleanup只是回收了没有存活对象的Region，所以它并不需要STW。

G1在运行过程中的主要模式：

• YGC（不同于CMS）
• 并发阶段
• 混合模式
• Full GC（一般是G1出现问题时发生）
• G1 YGC在Eden充满时触发，在回收之后所有之前属于Eden的区域全部变成空白，既不属于任何一个分区（Eden、Survivor、Old）。

Mixed GC：

• 什么时候发生Mixed GC?
• 由一些参数控制，另外也控制着哪些老年代Region会被选入CSet（收集集合）。
• G1HeapWastePercent：在global concurrent marking结束之后，我们可以知道old gen regions中有多少空间要被回收，在每次YGC之后和再次发生Mixed GC之前，会检查垃圾占比是否达到此参数，只有达到了，下次才会发生Mixed GC。
• G1MixedGCLiveThresholdPercent：old generation region中的存活对象的占比，只有在此参数之下，才会被选入CSet。
• G1MixedGCCountTarget：一次global concurrent marking之后，最多执行Mixed GC的次数。
• G1OldCSetRegionThresholdPercent：一次Mixed GC中能被选入CSet的最多old generation region数量。

G1 GC其他参数：