G1垃圾回收

what：

　　G1全称Garbag first。早在JDK 7中就加入了。

　　其适合：大堆内存、小时延的回收。其解决了CMS中很多的缺陷。

　　核心思想：引入了分区的思想，弱化了分代的概念，从而合理利用垃圾回收各个周期的资源。

 

　　内存结构：

　　　　G1将heap划分为一系列大小相等的region，叫做“小堆区”。每个小堆区大小位1～32MB，默认分为2048个。与之前的分代垃圾回收方案类似，也份eden、survive和老年代，但是各自的region数并不固定，如下图：

　     　

 

　　　　G1中还有一个特殊的区域，就是Humongous。G1认为一个对象的大小超过region的50%以上，就认为是一个巨型对象，被放在Humongous中，如果一个H还是装不下，就是找连续的H来装，从而也会产生full GC。

　　　　注意：在 JDK8中，持久代已经移动到普通堆内存空间，改为元空间

 

　　对象分配方式：

　　　　对象分配分3个阶段，分别是：

　　　　　　a、TLAB（Thread Local Allocation Buffer）线程本地分配缓冲区；

　　　　　　b、Eden区中分配；

　　　　　　c、Humongous区中分配；

　　　　在Eden中为每个线程分配了一块TLAB，这样可以快速分配空，不用在整个eden中做同步操作。

 

　　G1有2种GC模式：

　　　　young GC 和 Mixed GC

 

How：

　　Young GC：

　　young GC主要是对eden进行处理，在eden满时触发。执行情况如下：

　　

 

　　

 

　　注意：

　　　　做younng GC时，需要知道old区堆younng的引用情况。如果做整个old区扫描成本太大。所以CMS在老年代中引入了point-out的卡表，用来记录老年代对新生代的引用；而G1在新生代的region中使用了point-in的RSet，用来记录那些老年代引用了新生代的对象。

 

　　具体步骤：

　　　　a、根扫描：静态和本地对象扫描；

　　　　b、更新RS：处理dirty card的队列（写栅栏的writer buffer中的缓存），更新RS；

　　　　c、处理RS：老年代对新生代的引用；

　　　　d、对象拷贝：拷贝存活的对象到survivor/old区域

　　　　e、处理引用队列：软引用，弱引用，虚引用处理

 

　　Mixed GC：

　　　　它分2步，分别是：全局并发标记（global concurrent marking），和拷贝存活对象 （evacuation）。

　　　　“全局并发标记”只是为清理做标记服务，并不GC过程中必须环节。它分5步，分别是：

　　　　初始标记（STW）：负责标记可以直接触达的根对象(原生栈对象、全局对象、JNI对象)，根是对象图的起点。实际上，G1不是IHOP达到阈值后就马上开始，而是等到下一次young GC，利用young GC的STW时间进行标记，这就是借道（piggybacking）。在初始标记中，分区的nextTAMS赋值为top。初始标记是并发执行，直到所有的region处理完毕。

　　　　根区域扫描（root region scan）:完成初始标记后，所有新生代存活的对象都移动到survivor区，应用线程开始活跃。为了保证标记算法的正确性，需要将survivor区的所有对象重新扫描一遍，并且标记为根。该survivor区就是Root Region。

　　　　并发标记（concurrent marking）：和应用线程并发执行，并发标记线程在并发标记阶段启动，由参数-XX:ConcGCThreads(默认GC线程数的1/4，即-XX:ParallelGCThreads/4)控制启动数量，每个线程每次只扫描一个分区，从而标记出存活对象图。在这一阶段会处理Previous/Next标记位图，扫描标记对象的引用字段。同时，并发标记线程还会定期检查和处理STAB全局缓冲区列表的记录，更新对象引用信息。如果堆满前没有完成标记任务，则会触发担保机制，经历一次长时间的串行Full GC。

　　　　最终标记（remark STW）：最后一个标记阶段，STW的找出SATB的日志缓冲区和所有更新，找到未访问的活的对象，并完成存活计数。这个阶段是并发的，通过XX:ParallelGCThread可设置GC的线程数。同时，引用处理也是重新标记阶段的一部分。

　　　　清除垃圾（cleanup STW）: 清除(Clean)阶段也是STW的。同时Previous/Next标记位图、以及PTAMS/NTAMS，都会在清除阶段交换角色。