[JVM] G1回收器介绍

G1回收器

在使用ParNew + CMS进行垃圾回收时，会导致长时间的

STW

，而STW的本质就是停止系统的工作线程，让系统无法对外服务，同时让GC线程进行垃圾回收的。如果回收时间较长，那么会给系统性能带来较大的影响

因此G1回收器出现了，它的特点有

• 将Java堆分为多个大小相等的

  Region

• 每个

  Region

  都有可能属于新生代或老年代
• 可以设置

  垃圾回收的预期停顿时间

  ，比如在一小时内最多停顿一分钟

G1如何做到设置

垃圾回收的预停顿时间

G1会追踪每个

Region

中的

回收价值(当前Region中有多少垃圾对象，需要耗费多长时间)

，通过追踪，G1可以比较出本次回收哪些

Region

的性价比最高(时间最短，回收内存最多)，在有限的时间内尽可能回收掉更多的垃圾对象

如何启用G1回收器

可以通过JVM参数

-XX:UseG1GC

来指定垃圾回收器为G1

如何设定G1的内存大小

在指定了G1回收器后，它会根据

-Xmx/2048

来计算每个Region的内存大小，因为JVM中最多支持2048个Region，并且每个Region的内存必须是2的倍数

比如你设定的

-Xmx4096M

，那么按照G1的规则来，4096 / 2048 = 2MB，那么每个Region的内存大小就为2MB

当然，你也可以手动通过JVM参数

-XX:G1HeapRegionSize

来指定每个Region的大小

系统初始化状态，新生代的内存占比为5%，大概为100个Region，可以通过JVM参数

-XX:G1NewSizePercent

来设置这个比例，但是一般都推荐保持这个设置，因为G1会动态的调整新生代、老年代的内存占比，但是默认情况下新生代的最大占比不能超过

60%

，可以通过JVM参数

-XX:G1MaxNewSizePercent

来设置这个比例

G1中新生代还保留着Eden、Survivor的划分

虽然G1回收器将内存分为了多个Region，但是新生代依旧保留着原本的区域划分，即Eden、Survivor1、Survivor2，并且默认情况下它们的比例为

8:1:1

，可以通过JVM参数

-XX:SurvivorRatio

来设置比例，比如系统初始化时，新生代大约有100个Region，那么其中大约有80个Region是Eden区的，10个Region是S1区的，10个Region是S2区的

G1中新生代的垃圾回收算法

G1中新生代在Eden区满时会触发GC，垃圾回收算法还是使用

复制算法

，同时进入

STW

，但是因为G1设置了预期停顿时间，可以让系统在GC时指定最多停顿的时间，而不像ParNew回收器那样，极端情况下能够一直停顿，而对系统性能造成严重影响

可以通过JVM参数

-XX:MaxGCPauseMills

来设置这个时间

G1中对象什么时候进入老年代

和原来一样，进入老年代的条件有，

1. 超过指定年龄的对象

   ，默认为15年，通过JVM参数

   -XX:MaxTenuringThreshold

   指定这个阈值

2. 动态年龄判断

   ，当某一年龄

   以下(包括)

   的对象占有了新生代内存的

   50%

   以上，那么所有超过该年龄的对象都会进入老年代
3. 新生代GC后，存活对象内存大小超过Survivor区内存大小，这些对象会进入老年代

G1中如何处理大对象

在G1中，大对象不会进入老年代，G1会提供专门的Region来存放这些大对象

G1中大对象的判定规则为：该对象超过了一个Region大小的50%，那么这个对象就是大对象

大对象可能会横跨多个Region

G1中大对象的回收

会在新生代、老年代发生GC时顺带回收掉

什么时候触发新生代、老年代混合垃圾回收

JVM参数

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

，默认为45，即当老年代占堆内存比例达到45%时，即Region数量大约为1000个时，会尝试触发一个混合回收

Mixed GC

G1回收器的回收过程

• 初始标记
• 并发标记
• 最终标记
• 混合回收

初始标记

和CMS一样，这个步骤会触发

STW

，此时会标记那些被

GC Roots

直接引用的对象，比如静态变量，局部变量等

并发标记

这个步骤，工作线程和GC线程会同时工作，此时会追踪所有存活的对象，同时JVM会对这个步骤中对象的一些修改记录起来，比如哪个对象被新建了，哪个对象失去了引用等

最终标记

这个步骤会触发

STW

，对并发标记阶段记录的被修改的对象进行最终标记，找出存活对象和垃圾对象

混合回收

这个步骤会计算老年代中每个Region中存活的对象数量，存活对象的占比和执行垃圾回收的预期性能和效率，然后停止工作线程，对部分Region进行回收，因为G1需要控制垃圾回收时的停顿时间(用户指定)

混合回收的区域包括新生代、老生代和大对象Region

这个阶段会执行多次，JVM参数

-XX:G1MixedGCCountTarget

指定了混合回收执行的次数，默认为8次，每执行完一次会启动工作线程对外提供服务，一段时间后继续进行

STW

，执行混合回收，这样可以尽可能的让系统停顿的时间变短，尽量减少对象系统性能的影响

JVM参数

-XX:G1HeapWastePercent

，默认为5，当G1中Region空闲比例达到5%时，混合回收就结束了

在混合回收时，对Region的回收都是基于

复制算法

的，即把Region中的存活对象复制到其他Region中，然后清理掉当前Region中的垃圾对象，那么G1回收器进行垃圾回收时，是不会产生内存碎片的

JVM参数

-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent

，默认为85，G1回收器在确定回收Region时，必须要保证该Region中的存活对象在85%以下，否则使用复制算法的回收效率是非常低的

当G1回收失败时，如在回收时拷贝对象的时候，回收器发现没有空闲的Region可以放入存活对象了，那么就会触发一次回收失败，失败之后，JVM就会切换到单线程回收器，进行标记-清理，压缩和整理，空闲出一批Region，这个过程是非常慢的，又因为它是需要

STW

的，所以对系统的性能影响非常大