G1垃圾收集器深度理論講解【純理論】

在上三次中對於G1官方解讀之后，接下來還得回到G1的理論化知識的了解階段。。確實G1是概念比較復雜，而且它也是未來JDK的垃圾回收的主流，所以花再多的時間在這上面也是值得的，先來回顧一下上次過過的理論在哪打止了：https://www.cnblogs.com/webor2006/p/11129572.html

下面繼續：

G1相對於CMS的的優勢：

• G1在壓縮空間方面有優勢。
  對於CMS是采用標記清除算法，不帶壓縮功能的，所以肯定會有內存碎片的產生，而G1采用的是拷貝復制算法，所以肯定不會產生內存碎片問題，所以壓縮起來空間利用率也大大提升了。
• G1通過將內存空間分成區域（Region）的方式避免內存碎片問題。
• Eden、Survivor、Old區不再固定，在內存使用率上來說更靈活。
  因為G1的Eden、Survivor、Old的個數是可以動態伸縮的，而不像CMS，這些區域就已經定好大小了不能被調整。
• G1可以通過設置預期停頓時間（Pause Time）來控制垃圾收集時間，避免應用雪崩現象。
• G1在回收內存后會馬上同時做合並空閑內存的工作，而CMS默認是在STW（stop the world）的時候做。
• G1會在Young GC中使用，而CMS只能在Old區使用。

G1的適合場景：

• 服務端多核CPU、JVM內存占用較大的應用。
• 應用在運行過程中會產生大量內存碎片、需要經常壓縮空間。
• 想要更可控、可預期的GC停頓周期；防止高並發下應用的雪崩現象。

G1 GC模式：

• G1提供了兩種GC模式，Young GC和Mixed GC，兩種都是完全Stop The World的。
• Young GC：選定所有年輕代里的Region。通過控制年輕代的Region個數，既年輕代內存大小，來控制Young GC的時間開銷。
• Mixed GC：選定所有年輕代里的Region，外加根據global concurrent marking【在之后有單獨介紹】統計得出收集收益高的若干老年代Region。在用戶指定的開銷目標范圍內盡可能選擇收益高的老年代Region。
•  Mixed GC不是Full GC，它只能回收部分老年代的Region，如果Mixed GC實在無法跟上程序分配內存的速度，導致老年代填滿無法繼續進行Mixed GC，就會使用serial old GC（Full GC）來收集整個GC heap。所以本質上，G1是不提供Full GC的。

global concurrent marking：

• global concurrent marking的執行過程類似於CMS,但是不同的是，在G1 GC中，它主要是為Mixed GC提供標記服務的，並不是一次GC過程的一個必須環節。
• global concurrent marking的執行過程分為四個步驟。
• 初始標記（inital mark，STW）：它標記了從GC Root開始直接可達的對象。
• 並發標記（Concurrent Marking）：這個階段從GC Root開始對heap中的對象進行標記，標記線程與應用程序線程並發執行，並且收集各個Region的存活對象信息。
• 重新標記（Remark，STW）：標記那些在並發標記階段發生變化的對象，將被回收。
• 清理（Cleanup）：清除空Region（沒有存活對象的），加入到free list。
• 第一階段inital mark是共用了Young GC的暫停，這是因為他們可以復用root scan操作，所以可以說global concurrent marking是伴隨Young GC而發生的。
• 第四階段Cleanup只是回收了沒有存活對象的Region，所以它並不需要STW。

G1在運行過程中的主要模式：

• YGC（不同於CMS）
• 並發階段
• 混合模式
• Full GC（一般是G1出現問題時發生）
• G1 YGC在Eden充滿時觸發，在回收之后所有之前屬於Eden的區域全部變成空白，既不屬於任何一個分區（Eden、Survivor、Old）。

Mixed GC：

• 什么時候發生Mixed GC?
• 由一些參數控制，另外也控制着哪些老年代Region會被選入CSet（收集集合）。
• G1HeapWastePercent：在global concurrent marking結束之后，我們可以知道old gen regions中有多少空間要被回收，在每次YGC之后和再次發生Mixed GC之前，會檢查垃圾占比是否達到此參數，只有達到了，下次才會發生Mixed GC。
• G1MixedGCLiveThresholdPercent：old generation region中的存活對象的占比，只有在此參數之下，才會被選入CSet。
• G1MixedGCCountTarget：一次global concurrent marking之后，最多執行Mixed GC的次數。
• G1OldCSetRegionThresholdPercent：一次Mixed GC中能被選入CSet的最多old generation region數量。

G1 GC其他參數：