面试题32：垃圾收集器——G1

• -XX:+UseG1GC

标记打开G1收集器开关

【概述】

• G1回收器是JDK1.7正式使用的回收器，它的目标是来取代CMS回收器。
• 它属于分代回收器，也使用了分区算法。
• 它的优点有如下几个方面
  • 1> 它是多个线程同时执行GC操作的，可以最大限度利用多cpu计算能力。
  • 2> 虽然它在初始标记、重新标记和独占清理这三个阶段需要STW。但是，对于整体GC过程来说，是可以与应用程序并行执行的。
  • 3> 它即可以负责年轻代的GC，也可以负责老年代的GC。实现了一个回收器对多代的完全统治。
  • 4> G1不是采用CMS这种标记清除算法，它每次回收都会有效地复制对象，从而减少内存碎片。
  • 5> G1支持分区算法来执行垃圾回收，采取局部回收操作，它对内存进行了划分区域，每次GC收集只针对其中几个区域，极大减少由GC导致的停顿时间。

【G1的收集过程分为4个阶段】

• 阶段1：新生代GC
  • 新生代GC的主要工作就是回收eden区和survivor区。
  • 一旦eden区被占满，新生代GC就会启动。回收后，所有的eden区都应该被清空，而survivor区会被收集一部分数据，但是应该至少仍然存在一个survivor区。
• 阶段2：并发标记周期 （过程与CMS很类似）
  • 初始标记（STW）
    • 标记从根节点直接可到达的对象。
    • 这阶段会伴随一次Young GC，会产生STW（全局停顿），应用程序会停止执行。
  • 根区域扫描
    • 由于Young GC的发生，所以初始标记后，eden被清空，存活对象放入Survivor区。然后本阶段，则扫描survivor区，标记可直达老年代的对象。本阶段应用程序可以并行执行。但是，根区域扫描不能和YoungGC同时执行（因为根区域扫描依赖survivor区的对象，而新生代GC会修改这个区域），因此如果恰巧在此时需要进行YoungGC，GC就需要等待根区域扫描结束后才能进行，如果发生这种情况，这次YoungGC的时间就会延长。
  • 并发标记
    • 用来再次扫描整个堆的存活对象，并做好标记。与CMS类似，该阶段可以被一次Young GC打断。
  • 重新标记（STW）
    • 本阶段也会发生STW，应用程序会停止执行。由于并发标记阶段中，应用程序也是并发执行的，所以本阶段，对标记结果进行最后的修正处理。
  • 独占清理（STW）
    • 本阶段也会发生STW，应用程序会停止执行。它用来计算各个区域的存活对象和GC回收比例，然后进行排序，从而识别出可以用来混合收集的区域。该阶段给出了需要被混合回收的区域并进行了标记，那么在混合收集阶段，是需要这些信息的。
  • 并发清理
    • 本阶段会去识别并清理那些完全空闲的区域。
• 阶段3：混合收集
  • 在第二步的并发标记周期过程中，虽然有部分对象被回收，但是总体回收比例还是比较低的。
  • 由于G1已经明确知道哪些区域含有比较多的垃圾比例，所以就可以针对比例较高的区域进行回收操作。
  • G1会优先回收垃圾比例较高的区域，因为这样性价比会比较高。
  • 这个阶段叫作混合回收，是因为这段时期，新生代和老年代GC都会同时进行。
  • 那么因为新生代GC后，eden区必然被清空，此外被标记为垃圾比例最高的区域也被清理。
  • 被清理区域中存活对象就会被移动到其他的区域，这样的好处就是可以减少空间碎片。
• 阶段4：Full GC（不是一定会执行，看情况来定）
  • 由于GC回收过程，是与应用程序并发执行的，所以，如果在吞吐量很大的场景下，回收过程中内存不足，那么就会触发一次Full GC。