引言

在针对大型服务器或者是因为gc时间过长而影响用户性能的时候，G1垃圾收集器是一个非常不错的选择，也是我个人认为执行效率最高、对于用户体验有着最大的提高的垃圾收集器，当然前提是JVM服务器内存够大，建议16G或者更大，否则还是推荐使用CMS+ParNew(Old)组合垃圾回收器比较合适。

什么是G1收集器，有什么特点

G1垃圾收集器全称是Garbage-First，意义为进行最有价值的垃圾回收（汉语言的优美此刻完美体现）。G1是面向服务器级的垃圾收集器，主要针对多CPU以及大容量内存的机器，具有高吞吐量以及低GC停顿时间。

G1垃圾收集器的堆划分和其他垃圾收集器不大一样，G1将java 堆划分为若干个大小相等的堆内存区域，后面称为region。JVM堆中最多可以存在2048个region，每个region的大小就是堆的内存空间除以region个数，当然可以通过配置 -XX:G1HeapRegionSize 参数对region大小进行手动指定，不过因为G1内部有非常多的堆空间优化机制，所以推荐使用默认配置，不建议修改。

G1收集器堆空间分区情况

G1除了有其他垃圾收集器包含的eden、survivor、old外，还有一个特殊的humongous区，专门用于存储大对象，以下是每个分区功能以及特点：

1. Eden、Survivor：新生代空间，G1中新生代默认初始空间占比为5%，可以通过配置修改此初始值，不过因为G1内部会在新生代空间不足时，根据内部算法自动增加新生代内存空间，所以不建议修改初始值。JVM在运行过程中，会不断给新生代空间分配内存，最高不超过60%,可以通过 -XX:G1MaxNewSizePercent 参数进行调整。新生代中eden和survior的内存分配为8:1:1
2. Humongous：G1大对象分配区，在G1中，大对象的判定规则为超过单个region区域内存的50%即为大对象，大对象不需要心如新生代，直接进入humongous区，避免了大对象经历多次gc，影响jvm整体gc性能，也避免了这种短期生存的大对象挤压老年代内存空间，避免full gc的提前发生。如果单个对象大小超过一个region区域内存限制，G1则会给此对象分配多个连续的region空间进行存储。full gc运行时，也会对humongous区域的对象进行gc回收
3. Old：除了其分布在多个region空间的特点之外，和其他收集器老年代功能以及用法一致

G1垃圾收集过程

G1垃圾收集整体过程和CMS类似核心思想也是降低业务线程停顿时间，让业务线程和gc线程并行工作，提高用户体验，不过G1的具体实现上更为优秀（当然大内存和CPU资源是必不可少）

1. 初始标记：此阶段和CMS初始标记一致，会标记GC Root根直接关联的对象，此时暂停除GC线程外的所有
2. 并发标记：此阶段和CMS并发标记一致，会并发标记初始标记对象的关联对象，业务线程同时运行，并记录此时业务线程导致的对象引用更新
3. 最终标记：此阶段和CMS并发标记一致，会修正并发标记阶段业务线程导致的对象引用更新，此时暂停除GC线程以外的线程
4. 筛选回收：G1的回收算法使用的是复制算法，筛选回收的意思是G1会根据 其参数设置对region区域进行选择性回收，G1内部会分析每个region的回收价值以及回收所需时长，如果单个region的可回收对象大小不足15%（可配置），G1则不会回收此region区域。同时G1会根据region区域需要的回收时长以及JVM设置的GC停顿时间来合理地进行内存回收。例如用户设置的GC停顿时长为100ms，G1会根据后台维护的优先列表来计算在100ms内能回收的最大region数，回收时间过程的不会进行回收，如果region合计回收时间远小于100ms，G1也不会进行回收，而是会开辟新的region空间存放对象

G1优势

1. 高性能且与支持并行：在多核CPU前提下，充分使用CPU资源，做到并发且并行地进行垃圾收集，极大地减少了 stop the world的时长
2. 支持分代收集：G1收集器可以直接对整个JVM 堆进行管理，不像CMS、ParNew等收集器只能对老年代或者新生代进行垃圾清理
3. 空间整合：G1收集器采用的是复制收集算法，效率高于CMS的标记回收算法
4. 停顿时长可设置：G1根据自带的停顿预测算法，让用户线程的停顿时间尽可能借用JVM设置的停顿时间，极大的提升了用户体验

G1垃圾收集方式

1. YoungGC: 对G1 Eden区内存回收的回收方式，不过G1并不是在Eden区一满就会触发Young GC，而是会计算当前Eden区如果执行young gc需要执行的时间是否接近 预测停顿时长（通过参数 -XX:MaxGCPauseMills 进行设置），如果接近则会执行young gc，如果远小于预测停顿时长，则会继续分配region给eden空间给新对象存放
2. MixedGC：此回收方式会对新生代以及部分老年代以及大对象区进行回收，老年区的回收空间大小是根据G1的内部算法，结合jvm设置的预测停顿时间，将老年区价值高的垃圾对象优先进行回收，使用的是复制算法，会将标记的有用对象复制到其他region中，再对需要清除的region进行全量清除，当无剩余region空间作为复制算法的目标空间时，就会触发full gc
3. FullGC： 此回收方式非常简单粗暴，即使用单线程对内存空间进行标记清理以及压缩处理

G1收集器参数设置

1. -XX:+UseG1GC：G1开启参数
2. -XX:ParallelGCThreads：并发标记GC线程数
3. -XX:G1HeapRegionSize：指定region分区大小，必须是2的整数次幂，最大32m，默认算法会将jvm堆空间划分为2048个region
4. -XX:MaxGCPauseMillis：预测GC最大暂停时长，此参数对于G1收集器非常关键，默认200毫秒，需要根据具体业务进行设置
5. -XX:G1NewSizePercent：新生代初始内存占比（默认5%，不建议修改）
6. -XX:G1MaxNewSizePercent：新生代最大空间占比（默认60%，根据实际业务调整）
7. -XX:TargetSurvivorRatio：survivor触发转移对象至老年代的阈值（默认50%），当survivor分区内存空间超过此阈值，会将年龄相比最大的对象移入老年区，直至survivor空间所用内存低于阈值
8. -XX:MaxTenuringThreshold：新生代区最大年龄阈值，对象年龄达到此阈值后对象移入老年代
9. -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：老年代空间占整体堆空间比例超过此阈值时，会触发mixgc，默认为45%
10. -XX:G1HeapWastePercent：mixgc释放内存空间阈值，当jvm执行mixed gc后，会不断地有未空闲的region块被释放，当释放的region总内存量占堆空间比例达到此阈值后，停止mixed gc，默认5%
11. -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent：当进行gc时，会计算当前region不可回收对象占region空间比例，如果该比例高于此阈值，则不会回收，默认85%
12. -XX:G1MixedGCCountTarget：因为G1为了提高用户体验，回收过程中的筛选回收会分多次进行，此参数用于这是筛选回收拆分执行次数，默认8次

G1收集器使用建议

其实所有的垃圾回收器的优化都是大同小异，都是需要防止minor gc的频繁触发以及防止新生代的短期存活对象进入老年代，而G1收集器优化的最重要的点就是 -XX:MaxGCPauseMillis 参数，通过此参数可以设置新生代垃圾回收频率，同时可以基于对业务的评估，设置此参数，防止survivor区对象超过50%而短期存活对象被迫进入老年代的问题