G1垃圾收集器
1 核心概念
G1 是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对多处理器及大内存的机器. 以极高概率满足GC 停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征。
1.1 内存模型
（图片来源于网络）
G1将Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region)，最多可以有2048个Region；Region大小一般等于堆大小/Region数（比如堆大小为4096M，Region数为2048，则Region大小为2M），可以用参数"- XX:G1HeapRegionSize"指定Region大小，一般不推荐怎么做。
G1保留了年轻代和老年代的概念，但不再是物理隔阂了（逻辑概念），它们都是(可以不连续)Region。默认年轻代初始占比为5%，可以通过“-XX:G1NewSizePercent”设置此占比；系统运行过程中可能会不断的增加年轻代的Region；但是最多新生代的占比不会超过60%，可以通过“-XX:G1MaxNewSizePercent”调整。
G1垃圾收集器对于对象什么时候会转移到老年代跟之前讲过的原则一样，都是达到分代年龄后转移到老年代；不同的是对大对象的处理，G1有专门分配大对象的Region叫Humongous区，而不是让大对象直接进入老年代的Region中。大对象的判定规则就是一个对象超过了一个Region大小的50%，一个大对象如果太大，可能会横跨多个Region来存放。
一个Region可能之前是年轻代，如果Region进行了垃圾回收，之后可能又会变成老年代，也就是说Region的区域功能 可能会动态变化。
2 垃圾收集步骤
（图片来源于网络）
大致可分为初始标记，并发标记，最终标记，筛选回收4个步骤。
2.1 初始标记
暂停所有的用户线程，记录下gc roots直接能引用的对象，速度很快。
2.2 并发标记
并发标记阶段从gc root的直接引用对象开始遍历整个对象图的过程，这个过程耗时较长但是不需要停顿用户线程，可以与垃圾收集线程一起并发运行。因为用户程序继续运行，可能会有导致已经标记过的对象状态发生改变。和CMS的并发标记一样。
2.3 最终标记
为了修复并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记有生变化的那一部分对象的标记记录(主要处理漏标问题)，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段的时间长，远比并发标记阶段时间短。和 CMS重新标记一样。
2.4 筛选回收
筛选回收阶段首先对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间(用JVM参数 -XX:MaxGCPauseMillis指定，默认200ms)来制定回收计划。举个例子：
比如说老年代此时有1000个Region都满了，但是因为根据预期停顿时间，本次垃圾回收停顿时间设置的是200ms，通过之前回收成本计算得知，回收其中800个Region刚好需要200ms，那么就只会回收800个Region(Collection Set，要回收的集合)，尽量把GC所导致的停顿时间控制在指定的范围内。
回收算法用的是复制算法，将一个region中的存活对象复制到另一个region中，这种不会像CMS那样 回收完因为有很多内存碎片还需要整理一次，G1采用复制算法回收几乎不会有太多内存碎片。
G1收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先选择回收价值最大的Region，比如一个Region花10ms能回收10M垃圾，另外一个Region花5ms能回收20M垃圾，在回收时间有限情况下，G1当然会优先选择后面这个Region回收。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限时间内可以尽可能高的收集效率。
3 特点
3.1 并行与并发
G1能充分利用CPU多核环境下的硬件优势，使用多个CPU(或者CPU核心)来缩短STW停顿时间。部分其它垃圾收集器原本需要停顿Java线程来执行GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。
3.2 分代收集
G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个堆。（年轻代，老年代都可以收集）
3.3 空间整合
与CMS的“标记--清理”算法不同，G1从整体来看是基于“标记整理”算法实现的收集器;从局部上来看是基于“复制”算法实现的。
3.4 可预测的停顿
这是G1相对于CMS的另一个大优势，降低停顿时间是G1和CMS共同的关注点，但G1除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个单位为ms的时间(通过参数"- XX:MaxGCPauseMillis"指定)内完成垃圾收集。
4、收集分类
4.1 YoungGC
YoungGC并不是说现有的Eden区放满了就会马上触发，G1会计算下现在Eden区回收大概要多久时间，如果回收时间远远小于参数 -XX:MaxGCPauseMills设定的值，那么增加年轻代的Region数，继续给新对象存放，不会马上做Young GC，直到下一次Eden区放满，G1计算回收时间接近参数 -XX:MaxGCPauseMills设定的值，那么就会触发Young GC；如果还是远远小于继续增加 ，但是不会超过其设置的最大占比。
4.2 MixedGC
不是FullGC，老年代的堆占有率达到参数(-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 默认45%)设定的值则触发，回收所有的年轻代和部分老年代(根据期望的GC停顿时间确定old区垃圾收集的优先顺序)以及大对象区，正常情况G1的垃圾收集是先做 MixedGC，主要使用复制算法，需要把各个Region中存活的对象拷贝到别的Region里去，拷贝过程中如果发现没有足够的空Region能够承载拷贝对象就会触发一次Full GC 。
4.3 Full GC
停止系统程序，然后采用单线程进行标记、清理和压缩整理，好空闲出来一批Region来供下一次MixedGC使用，这个过程是非常耗时的。使用G1垃圾收集器尽可能的避免Full GC的触发。
5.常用参数
-XX:+UseG1GC:使用G1收集器
-XX:ParallelGCThreads:指定GC工作的线程数量
-XX:G1HeapRegionSize:指定分区大小(1MB~32MB，且必须是2的N次幂)，默认将整堆划分为2048个分区
-XX:MaxGCPauseMillis:目标暂停时间(默认200ms)
-XX:G1NewSizePercent:新生代内存初始空间(默认整堆5%)
-XX:G1MaxNewSizePercent:新生代内存最大空间
-XX:TargetSurvivorRatio:Survivor区的填充容量(默认50%)，Survivor区域里的一批对象(年龄1+年龄2+年龄n的多个年龄对象)总和超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n(含)以上的对象都放入老年代
-XX:MaxTenuringThreshold:最大年龄阈值(默认15)
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent:老年代占用空间达到整堆内存阈值(默认45%)，则执行新生代和老年代的混合收集(MixedGC)，比如堆有2048个Region，如果有接近1000个Region都是老年代的Region，则可能就要触发MixedGC了。
-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默认85%) Region中的存活对象低于这个值时才会回收该Region，如果超过这个值，存活对象过多，回收的的意义不大。
-XX:G1MixedGCCountTarget:在一次回收过程中指定做几次筛选回收(默认8次)，在筛选回收阶段可以回收一会，然后暂停回收，恢复系统运行，一会再开始回收，这样可以让系统不至于单次停顿时间过长。
-XX:G1HeapWastePercent(默认5%): gc过程中空出来的Region是否充足阈值，在混合回收的时候，对Region回收都是基于复制算法进行的，都是把要回收的Region里的存活对象放入其他Region，然后这个Region中的垃圾对象全部清理掉，这样的话在回收过程就会不断空出来新的Region，一旦空闲出来的Region数量达到了堆内存的5%，此时就会立即停止混合回收，意味着本次混合回收就结束了。