G1垃圾回收器原理

比眉伴天荒 2024-04-19 08:10 63阅读 0赞

现在一般的垃圾回收器都是选择ParNew+CMS的搭配，使用多线程并发回收可以有效降低STW（stop the world）时间，但是在一些响应时间比较短的场景下，STW的时间不可控就会造成一些影响，还有就是系统的机器内存很大的情况下，可能一次回收会有很多个G的垃圾需要回收，那么必然会导致垃圾回收时间较长。在这种情况下，就需要使用G1垃圾回收器，G1可以同时完成年轻代和老年代的回收，且可以指定我们所需要的STW的时间，防止系统长时间的卡顿。

**G1把java堆内存拆分为了多个大小相等的Region**，同时G1也存在新生代和老年代的逻辑概念，所以新生代和老年代都会包含一部分的Region。我们对于JVM垃圾回收的各种优化其实都是为了减少STW时间对于我们系统的影响,**G1最大的特点就是可以设置一个预期的停顿时间**，这样就相当于我们可以直接控制STW的时间，这就厉害了。

那么G1是如何做到控制垃圾回收的停顿时间的呢，G1会追踪所有Region的回收价值，**回收价值的意思就是这个Region中包含了多少的垃圾对象，回收这些垃圾对象需要耗费多少的时间**。在垃圾回收的过程中，G1通过我们设置的预期停顿时间，追踪每个Region的回收价值，在有限的时间内，去尽可能的多回收一些垃圾对象。

通过 **-XX:+UseG1GC** 参数就可以指定使用G1垃圾回收器了，G1里面的Region的数量是根据堆内存的大小自动计算的，默认情况下是**堆内存/2048**，假如我们的堆内存是4G，那么每个Region的大小就是2M，当然也可以通过参数-XX:G1HeapRigionSize 指定每个Rigion大小，一般使用默认的就好。

刚开始的时候，新生代所占内存默认是堆内存的5%，也可以通过-XX:G1NewSizePercent 指定G1初始化新生代的大小，系统在运行的过程中，不断给新生代分配越来越多的对象，新生代所占的Region也越来越多，但是不会超过堆内存的60%，这个也可以通过-XX:G1MaxNewSizePercent 参数指定G1新生代对堆内存最大占比。G1中的Region都是动态分配的，没有固定的说是新生代还是老年代，可能一个Region现在存放的年轻代的对象，过一会又变成了存放老年代的对象。

G1中的新生代也存在Eden区和Survivor区的概念，当需要触发新生代的垃圾回收时，使用的是复制算法，根据我们预设的停顿时间进行垃圾回收，可以通过 **-XX:MaxGCPauseMills 参数设置，默认为200ms**，然后清空Eden和一个Survivor区的Region，将存活的对象放入另一个Survivor区的Region中。

新生代垃圾回收之后，可能就会有一部分的存活对象需要进入到老年代，一般有两个条件，一个是经历了很多次Young GC，存活了一定岁数的对象，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold参数设置，默认是15；另一个是动态年龄判定规则，一旦存活的对象超过了Survivor区的50%，比如1岁，2岁，3岁的存活对象大小大于Survivor区的50%，就把年龄大于3岁的对象都放入老年代中。

还有一种特殊的情况，在之前的ParaNew+CMS垃圾回收器中，如果年轻代的存活对象大于Survivor区的大小，则会直接进入老年代，但是在G1中，这种情况会有专门的Region来存放大对象，不需要再放入老年代中了，如果大对象的大小大于一个Region的大小的话，则会跨多个Region存放，在新生代，老年代垃圾回收的时候，会顺带着把大对象的Region一起回收。

G1中最重要的概念就是Region，所有的对象都是存放在Region中，进行动态分配，不需要我们手动去设置各种参数来调节，我们只需要设置我们能接受的停顿时间并告诉G1，G1就可以在指定时间内，通过每个Region的回收价值，来最大程度的进行垃圾回收，保证不会影响系统的正常运行。