Java垃圾收集器之--Garbage-First Collector

简介

      Garbage-First（G1）垃圾收集器全面支持JDK7 Upate 4及后续版本。G1收集器是一个服务器形式(server-style)的垃圾收集器，主要用于内存大、多处理器的机器。当您想实现：与应用程序线程并发的执行全局标记，并且有高吞吐量、面向整个堆操作时，它可以满足您高可用性及GC暂停时间的要求。 此举可有效防止中断（GC时的暂停时间）与堆或者实时数据大小成比例增涨。

技术

G1收集器通过如下技术来实现高性能和低暂停时间：

堆被划分成一组相同大小的堆区域(heap regions).每个region 都是虚拟内存中连续的范围。 G1执行并发全局标记时确定整个堆中存活的对象。标记完成后，G1知晓哪些region最可能是空闲的。它会首先收集这些region.  这也是为什么这个垃圾回收算法被称为Garbage-First. 正如它所命名的那样。G1将它的收集及压缩集中在堆中的一块区域操作，这块区域很可能全部是可回收的对象。也是就说，G1 使用暂停预测模型(pause prediction model) 在满足用户设定的暂停时间这个目标下， G1根据设定的暂停时间来选择可以回收的region的区域。

G1使用疏散(evacuation) 来回收那些被认为是可回收的标记过的region。 G1 从堆中一个或多个region拷贝对象至堆中一个region。在这个过程中同时压缩和释放内存。Evacuation 可以多处理器并行执行。从而降低暂停时间提高吞吐量。因此，在用户设定的暂停时间内，每一次垃圾回收，G1持续工作来减少碎片。此举相对了前两种方法来说有所提高。并发标记清除CMS(Concurrent Mark Sweep) 垃圾回收不进行压缩， 并行 Old 垃圾回收仅面向整个堆进行压缩。因此导致暂停时间比较长。

注意G1不是实时收集。它可以满足所设定的暂停时间要求，但并不一定绝对确定。根据以往垃圾回收数据来看，G1 会根据用户指定的时间来评估有多个Region 可以被回收。因此，收集器有一个对于收集Region来说，合理、准确的成本模型。使用这个模型可以确定在设定的暂停时间内，哪些region、多少个region可以回收。

G1推荐用例

G1为用户运行那些需要 有限的GC延迟（<=0.5秒、稳定、可预期的暂停时间）且堆内存占用大（堆内存大小在6G 或者更大）的应用程序提供了一种解决方案。目前采用CMS或者并行Old 垃圾回收的应用程序，如果符合以下一条或者多条的可考虑采用G1垃圾回收，并从中受益。

1．  实时数据的Java堆占用>=50%。

2．  对象分配率的速度或提升变化非常大。

3．  不希望有太长的垃圾收集及压缩暂停时间(大于0.5到1秒)

未来

      G1设计之初就计划长期替代CMS。 比较G1和CMS，G1可谓一个比较好的解决方案。不同之处在于G1是一个压缩收集器。G1契约足以完全避免使用细粒度的空闲列来进行收集。反而使用Region.这就很大程度上简化了收集的范围和可能潜在的碎片问题，同时，相对CMS，G1提供可预测的GC暂停时间，允许用户指定所需要的暂停时间。