当前位置：首页 > news >正文

G1 垃圾回收机制

news 来源：原创 2025/4/29 15:00:45

一、序言

在我之前的文章中介绍过常见的垃圾回收算法，那些都只是理论，并没有真正实现一个垃圾回收器。而常见的本章就简单介绍几种，本章的重点是介绍G1垃圾回收。本章图片均来源于网络

二、常见的垃圾回收器

目前主流的垃圾回收器有8种，例如下图：

上述图片来源于网络

新生代可以适用的垃圾回收器：Serial(串行收集器)、ParNew(并行年轻代收集器)、Parallel Scavenge(并行回收器)
老年代可以适用的垃圾回收器：CMS(并发标记-清除收集器)、Serial Old(串行老年代收集器)、Parallel Old(并行老年代收集器）
G1(Garbage First 收集器）和 ZGC(Z Garbage Collector）回收器适用于新生代和老年代混合回收
相互之间有连线的表示可以配合使用，常用组合：Serial+Serial Old， Parallel Scavenge+Parallel Old，ParNew+CMS，G1(不需要组合其他收集器）

名词解释：

并行回收（Parallel）：多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态
串行回收：单个垃圾收集线程工作
Minor GC（Young GC）：发生在年轻代的GC
Full GC：发生在老年代的GC，full GC回收速度一般比Minor GC慢10倍左右，JVM调优也是主要针对Full GC进行调优

三、G1回收器

一：介绍

G1（Garbage-First）垃圾回收机制是 JDK 7u4版引入的一种新的垃圾回收器，并且在 JDK 9 中成为默认的垃圾回收，旨在解决传统垃圾回收器在处理大规模堆内存时的性能问题。

在我的后端（五）：JVM_后端程序员要会jvm吗-CSDN博客这一篇文章中解释到：

分代回收是将内存分为 eden 区，survivor 区，old 区。而G1则是沿用了这三个区，并且添加了一个 humongous 区，这个区域专门存放大对象。

分代回收算法中，默认情况下新生代的 Eden 区和两个 Survivor 区的空间比例是 8:1:1。也就是说，Eden 区占用新生代约 80% 的空间，每个 Survivor 区各占 10%。
老年代和新生代的默认比例并没有固定的标准，通常新生代占堆内存的 1/3 到 1/4，老年代则占 2/3 到 3/4。例如，当堆内存为 3GB 时，新生代可能分配 1GB，老年代分配 2GB。

G1 算法将整个堆划分为很多个大小相同的区域，每隔区域都可以作为伊甸园区、幸存者区和老年代。

二：年轻代的垃圾回收

最开始都是空闲的。当创建了对象时，就挑出一些空闲的区域作为伊甸区。
随着对象的不断创建，这个伊甸园区，很快就会被填满，就会触发一个新生代的垃圾回收。【新生代所占用的仅是这个堆中的一小部分，在 5%~6% 之间波动， Young Collection（年轻代垃圾回收）会自动的进行调整。】
此时，会触发一次垃圾回收，这个回收呢，也是通过可达性分析进行查找垃圾的，把存活下来的对象进行标记，随后通过复制算法将其复制到幸存者区。

如下图所示：

其他 E（Eden）区释放。但是在这个删除过程中呢，还是会触发一次 STW ，这个时间很短（这个对象少）。

随着时间的流逝，伊甸区的内存又不足了。

重复上述操作，再次将伊甸区存活的对象和 S 当中存活的对象移动到另一个幸存者区。当然在这个过程中，如果有对象超过了晋升阈值，就会存放到老年代中。

如下图：

三：混合收集阶段

年轻代垃圾回收+并发标记

Young Collection + Concurrent Mark

这个阶段有个触发条件，就是当老年代的内存越来越多，超过一个阈值，这个阈值是 45%以上，就会触发这个并发标记。
在这个老年代中找到存活的对象并且给他们加上标记，这个过程还是并发标记的，不会暂停其他线程，但是他需要处理那些漏标的对象，所以还是会有 STW 问题需要用户暂停。
这些都完成之后就知道了老年代有哪些存活的对象，随后进入混合收集阶段，此时不会对所有的老年代进行垃圾回收，而是根据 暂停时间目标 优先回收价值量高的（存货对象少）的区域（这也是Gabage First 名称的由来）。

在混合收集阶段，并非一下子收集所有的老年代中的内存（如果这么操作了，可能暂停的时间就会很长），达不到我们预期的暂停时间。为了让它不超过这个预期的暂停时间，就优先考虑哪些回收价值高的对象，如上图中的红色老年代（存活对象少）
在进行GC 时，新生代还是和之前一样，但是老年代中，将存活的对象和幸存者中达到阈值的对象收集到一个新的老年区中，将参与的老年代全部删除。

如下图所示：