17_G1 垃圾回收器的工作原理

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2024-08-10

ParNew + CMS 的组合的痛点

无论是新生代还是老年代的垃圾回收，都或多或少的产生 Stop the world 现象，对系统的运行是有一定的影响的

所以之后对垃圾回收器的优化，都是朝着减少 Stop the World 的目标去做的

在这个基础之上，G1 垃圾回收器就运用而生了，他可以提供比 ParNew + CMS 组合更好的垃圾回收性能

G1 垃圾回收器的一个特点就是把 JVM堆内存 拆分成多个大小相等的 Region，他可以同时回收新生代和老年代的对象，如下图所示

需要注意的是，G1 虽然有新生代和老年代的概念，但只是逻辑上的概念，一个 Regin 可能属于新生代也可能属于老年代

G1 还可以让我们设置一个垃圾回收的预期停顿时间

也就是我们可以直接给 G1 指定，在一个时间内垃圾回收导致的系统停顿时间不能超过多久，相当于我们可以直接控制垃圾回收对系统性能的影响了

G1 通过追踪每个 Region 的回收价值来实现的

每个 Region 里的对象多少是垃圾，如果对这个 Region 进行垃圾回收，需要耗费多少时间，可以回收多少垃圾，这个就是回收价值

G1 通过追踪发现，一个 Region 中的垃圾对象有 10MB，回收需要耗费 1 秒，另外一个 Region 中垃圾对象有 20MB，回收需要 200 毫秒，如下图

进行垃圾回收时，G1 发现最近一个时间段内，已经导致了几百毫秒的系统停顿了，现在执行一次垃圾回收，那肯定是选择回收只要 200 毫秒就能回收 200MB 垃圾的 Region

简单来说，G1 通过将内存拆分为大量的 Region，以及追踪每个 Region 可以回收对象大小和预估时间，进行垃圾回收时，对系统造成的影响控制在指定时间范围内，尽可能在有限的时间回收尽可能多的垃圾对象，这就是 G1 的核心设计思路

一开始 Region 可能谁都不属于，接着分配给了新生代，放了很多新生代的对象之后触发垃圾回收，然后回收了这个 Region

下一次，这个 Region 可能分配给了老年代

所以在 G1 对应的内存模型中，Region 可能属于新生代也可能属于老年代，并没有所谓新生代给多少内存，老年代给多少内存这一说法

新生代和老年代各自的内存区域是不停变动的，由 G1 自动控制