大概了解一下G1收集器

在上一篇文章中（链接：大概了解一下CMS收集器）我们提到，CMS是一种主要针对旧生代对象进行回收的收集器。与CMS不同，G1号称“全功能的垃圾收集器”，对初生代内存和旧生代内存均进行管理。鉴于此，这里先简单插入介绍一下HotSpot虚拟机对于初生代内存的管理方式。

初生代内存管理

在HotSpot虚拟机中，初生代分为两个部分：Eden区和Survivor区，其中Survivor区又会被分为From区和To区，三者的比例通常为8：1：1。

初生代的对象并不会在一次GC后立刻被转移到旧生代，而是需要经过一定次数的初生代GC后才会晋升，这个次数我们可以称之为年龄。

将Survivor区划分为From和To的意图就很明显了，记得我们上文说到的“标记清除三兄贵”么，这不就是其中的标记复制算法嘛。

• To区作为备用内存区
• From区中的对象会在GC中进行遍历标记，标记结束进入清除阶段后，对于存活的对象，如果没有达到年龄，就被复制到To区，如果达到要求的年龄，就晋升到旧生代。
• Eden区是创建新对象时默认的区域，也就是说Eden区中都是新创建的对象，之所以Eden区要比Survivor区大很多，也是基于一个假设：大部分新建对象的生命周期都很短，可以被很快回收。
• Eden区的对象如果在GC中存活下来，认为一定达不到晋升所需的年龄，因此不需要像From中的对象一样计算年龄，直接复制到To区。
• 之后清空Eden区和From区。
• 最后将From区和To区交换。
  
  

比如上图这种情况：

• 对象A和E在GC中存活下来，E没有达到要求的年龄，移动到To区，A是Eden区中的对象，直接移动到To区
• 对象B和D没有在GC中存活下来，清除
• 对象C在GC中存活下来，且达到要求的年龄，晋升到旧生代

移动后的情况如下：

最后将From和To交换：

G1（Garbage First）

在下面这两篇文章中我们已经介绍过分代GC中常用的一些概念（包括Region），本文就不再赘述。
分代GC前置概念（一）：Card Table 和 Remembered Set
分代GC前置概念（二）：TLAB

在G1中，内存仍然被分成初生代（包括Eden和Survivor）和旧生代，但与老的内存管理方式不同：

• G1中每一部分的内存都是由多个Region组成的，因此只是逻辑上连续，并不需要物理上连续
• G1中每一部分的内存大小是不固定的，会动态调整
• G1中可以手动设置期望的GC时长，当然这只是个期望值，但G1会根据这个期望值动态的选择实际触发GC还是分配更多的空闲Region给当前代际
• G1还会根据设置的期望值，动态决定对哪些Region进行实际回收，以使效率最高用时最少，计算得到的Region集合，被称为CSet。

初生代GC（Young GC）

g1源码之youngGC技术细节探究

当新创建小对象时默认将其分配在新生代的Eden区中（大对象在Humongous区，跟随旧生代处理，这里不讨论），当Eden没有足够空间时，G1会根据上文所说的期望时间与当前Region的使用情况，决定此时是给Eden区分配更多的可用Region还是触发一次Young GC：

• Young GC只针对初生代进行
• Young GC是全程STW的
• Young GC的CSet包含所有初生代Region，也即整个初生代都在Young GC的回收范围内

Young GC几个主要过程：

• STW——全程STW，没什么可说的。
• 收集CSet——整个初生代区域。
• 根扫描——从ROOT出发进行扫描。
• 更新RSet——前文曾提到过，RSet的更新并不是实时的，因此在GC开始时，RSet可能并非最新，因此需要先将RSet更新到最新。
• 扫描Rset——从RSet出发进行扫描。
• 复制对象——将存活对象复制到对应的Region中（可能是Survivor，也可能是Old）。
• 重构RSet——由于存活对象所在的Region发生了变化，需要对RSet进行重构。

混合GC（Mixed GC）

Mixed GC 针对的目标既包括初生代也包括旧生代，但对于旧生代，G1只对其中的一部分进行回收，也即Mixed GC的CSet包括了所有初生代Region和部分旧生代Region，这也是为了尽量使G1的耗时满足用户手动设置的期望值。

Mixed GC的触发时机为旧生代内存占整堆达到一定比例时（IHOP——InitiatingHeapOccupancyPercent）。之所以Mixed GC不像Young GC一样在内存耗尽时才触发，是因为当达到IHOP时，并非立刻开始一个严格完整的GC过程，而仅仅是将Mixed GC切换到了激活状态。在这之后，仍然会进行Young GC，此时Young GC会承担起一部分与Mixed GC重合的工作，从而为Mixed GC分担耗时。

如上图所示，Mixed GC的过程基本可以分为如下阶段：

初始标记

• 当Mixed GC处于激活状态时，仍然会进行Young GC，以此来完成对初生代的处理
• 当Mixed GC处于激活状态时，Young GC还会承担起对于与之相关的部分旧生代对象的标记工作，从而减少后续针对旧生代进行扫描的工作量
• 由于Young GC是全程STW的，所以此阶段也为STW的

根扫描

• 扫描ROOT对旧生代的引用
• 此过程可与业务线程并发
• 此过程可以被新触发的Young GC打断

并发标记

• 扫描整个堆进行标记
• 此过程可与业务线程并发
• 此过程可以被新触发的Young GC打断

重标记

• 与CMS的重标记阶段作用一样，但是通过初始快照（SATB——Snapshot At The Beginning）机制实现。
• SATB简单理解为在GC开始时，根据对象内存地址进行粗略的划分，处于一定地址范围内的对象都被认为是本次需要关注的活跃对象，从而形成一份简单的内存快照。在上述的两个并发过程中，如果活跃对象的引用发生变化时，则进行记录。当并发标记结束后，对SATB记录的发生变化的对象进行重新标记。
• SATB关注的是引用断开，即基于“删除写屏障”机制。 此过程为STW的

清理

• 计算Region的回收价值（STW）
• 清除RSet（STW）
• 按照回收价值对Region进行清理（并发执行）。

复制

• 将一些占用率过低的Region进行合并，对其中的对象进行复制/移动操作。
• 此过程为STW的