GC之G1垃圾收集器

太过爱你忘了你带给我的痛 2022-01-22 02:43 261阅读 0赞

# GC之G1垃圾收集器 #

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## 目录 ##

1.  以前收集器的特点
2.  G1是什么
3.  G1特点
4.  G1底层原理
5.  G1回收步骤
6.  和CMS相比的优势
7.  小总结

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### 1. 以前收集器的特点 ###

1.  年轻代和老年代是各自独立且连续的内存块
2.  年轻代收集必须使用单个eden+S0+S1进行复制算法
3.  老年代收集扫描整个老年代区域
4.  都是以尽可能少而快速地执行GC为设计原则

### 2. G1是什么 ###

1.  G1（Garbage-Frist）收集器，是一款面向服务端应用的收集器  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70]
2.  从官网的描述中，我们知道G1是一种服务器端的垃圾收集器，应用在多处理器和大容量内存环境中，在提高吞吐量的同时，尽可能的满足垃圾收集暂停时间的要求。另外，它还具有以下特性：
    
    1.  像CMS收集器一样，能与应用程序线程并发执行
    2.  整理空闲空间更快
    3.  需要更多的时间来预测GC停顿时间
    4.  不希望牺牲大量的吞吐性能
    5.  不需要更大的Java Heap
3.  G1收集器的设计目标是取代CMS收集器，它同CMS相比，在以下方面表现更出色：
    
    1.  G1是一个有整理内存过程的垃圾收集器，不会产生很多内存碎片
    2.  G1的Stop-The-World(STW)更可控，G1在停顿时间上添加了预测机制，用户可以指定期望停顿时间。
4.  CMS垃圾集器虽然减少了暂停应用程序的运行时间，但是它还是存在着内存碎片问题。于是，为了去除内存碎片问题，同时又保留CMS垃圾收集器低暂停时间的优点，JAVA7发布了一个新的垃圾收集器-G1垃圾收集器。
5.  G1是在2012年才在jdk1.7u4中可用。oracle官方计划在jdk9中将GI变成默认的垃圾收集器以替代CMS。它是一款面向服务端应用的收集器，主要应用在多CPU和大内存服务器环境下，极大的减少垃圾收集的停顿时间，全面提升服务器的性能，逐步替换java8以前的CMS收集器。
6.  主要改变是Eden，Survivor和Tenured等内存区域不再是连续的了，而是变成了一个个大小一样的region，每个region从1M到32M不等。一个region有可能属于Eden，Survivor或者Tenured内存区域。

### 3. G1特点 ###

1.  G1能充分利用多CPU、多核环境硬件优势，尽量缩短STW
2.  GI整体上采用标记-整理算法，局部是通过复制算法，不会产生内存碎片。
3.  宏观上看G1之中不再区分年轻代和老年代。把内存划分成多个独立的了区域(Region)，可以近似理解为一个围棋的棋盘。
4.  G1收集器里面讲整个的内存区都混合在一起了，但其本身依然在小范围内要进行年轻代和老年代的区分，保留了新生代和老年代，但它们不再是物理隔离的，而是一部分Region的集合且不需要Region是连续的，也就是说依然会采用不同的GC方式来处理不同的区域。
5.  GI虽然也是分代收集器，但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别，也不需要完全独立的survivor（tospace)堆做复制  
    准备。GI只有逻辑上的分代概念，或者说每个分区都可能随GI的运行在不同代之间前后切换；

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### 4. G1底层原理 ###

1.  Region区域化垃圾收集器
    
    1.  区域化内存划片Region，整体编为了一系列不连续的内存区域，避免了全内存区的GC操作。
    2.  核心思想是将整个堆内存区域分成大小相同的子区域（Region），在JVM启动时会自动设置这些子区域的大小，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，每个分区也不会固定地为某个代服务，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。
    3.  大小范围在IMB、32MB，最多能设置2048个区域，也即能够支持的最大内存为：32MB2048=65536MB=64G内存  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
2.  G1算法将堆划分为若干个区域(Region)，它仍然属于分代收集器
3.  这些Region的一部分包含新生代，新生代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者survivor空间。
4.  这些Region的一部分包含老年代，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域，完成了清理工作。这就意味着，在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩（至少是部分堆的压缩），这样也就不会有  
    CMS内存碎片问题的存在了。
5.  在G1中，还有一种特殊的区域，叫Humongous(巨大的）区域
6.  如果一个对象占用的空间超过了分区容量50％以上，G1收集器就认为这是一个巨型对象。这些巨型对象默认直接会被分配在年老代，但是如果它是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响。为了解决这个问题，G1划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么GI会寻找连续的H分区来  
    存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动Full GC

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### 5. G1回收步骤 ###

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![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MTkxMDY5NA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

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### 6. 和CMS相比的优势 ###

比起CMS有两个优势：

1.  G1不会产生内存碎片。
2.  G1可以精确控制停顿。该收集器是把整个堆（新生代、老年代）划分成多个固定大小的区域，每次根据运行 停顿的时间去收集垃圾最多的区域。

### 7. 小总结 ###

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