G1能作为JDK9默认垃圾回收器的优势分析

CMS收集器存在哪些缺点

1、只适用于老年代，采用标记清除算法，实现GC和用户线程同时执行，减少STW时间
2、标记清除算法会产生大量碎片化问题
3、存放大对象会直接晋升到老年代，如果不频繁使用，会非常浪费堆内存空间
4、大对象很容易造成fullgc，所有工作线程会触发STW问题，导致工作线程阻塞。

什么是G1收集器

1.G1是一个并行/并发回收器，它把堆内存分割为很多不相关的区域（Region） （物理上不连续的）。
使用不同的Region来表示Eden、幸存者0（S0）区，幸存者（S1）1区，老年代等。
2.侧重点在于回收垃圾最大量的区间（Region），所以我们给G1一个名字：垃圾优先（Garbage First） 。
3.G1 GC有计划地避免在整个Java 堆中进行全区域的垃圾收集。
G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region。

G1垃圾回收器的目标：可配置在N毫秒内最多只占用M毫秒的时间进行垃圾回收，全部复制算法。

垃圾回收核心原理

1.使用Rset找关联关系【跨带引用关联】

在一个region中可能会引入到其他的region，为了避免不需要的全局扫描，在每个region中都对应一个Remembered Set（记忆集），使用CarTable
记录每个region区相互引用的关系。

2.使用cset表里可回收的空间（可能20%、50%和100%等），把尽可能回收完的空间进行回收。

Collection Set（CSet）记录了GC要收集的Region集合，集合里的Region可以是任意年代的

候选老年代分区的CSet准入条件，可以通过活跃度阈值-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent(默认85%)进行设置，从而拦截那些回收开销巨大的对象；
每次混合收集可以包含候选老年代分区，可根据CSet对堆的总大小占比-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent(默认10%)设置数量上限。
由上述可知，G1的收集都是根据CSet进行操作的，年轻代收集与混合收集没有明显的不同

3.使用写屏障确保新生代对象被老年代对象引用的时候不被gc

写屏障，其实就是指在赋值操作前后，加入一些处理（可以参考AOP的概念）：记录赋值的操作。
老年代存活对象多时，每次minor gc查询老年代所有对象影响gc效率（因为gc stop-the-world），所以在老年代有一个write barrier（写屏障）来管理的card table（卡表），card table存放了所有老年代对象对新生代对象的引用。
所以每次minor gc通过查询card table来避免查询整个老年代，以此来提高gc性能

Heap信息：
 garbage-first heap   total 570368K, used 307771K [0x00000006c0000000, 0x00000006c0101168, 0x00000007c0000000)
  region size 1024K, 2 young (2048K), 1 survivors (1024K)
 Metaspace       used 3129K, capacity 4568K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 337K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K

G1收集器特色

1.并行与并发

并行：在主线程暂停的情况下，使用并行收集
G1收集器在回收时，可以实现多个GC线程同时执行 利用CPU多核利用率，但是会让用户线程暂停 触发stw机制。
并发：在主线程运行的情况下，使用并发收集
多个GC与用户线程用时执行，用户线程不会阻塞。

2.分代收集原理

G1收集器，也会分为新生代eden、S0或者S1区域，但是不要求整个eden、S0或者S1区域具有连续性。

一个region（分区）只能属于一个角色，有可能为eden区、S区、老年代等， E表示为Eden区、S区表示为S1，S0区，老年代O区 空白的表示为未使用的分配的内存。H区存放巨型对象

巨型对象设计原理：
a、一个对象大于region的一半时，称之为巨型对象，会专门弄一个H区存放巨型对象
b、如果一个H区装不下的情况下，则会寻找连续H区存储
c、如果还没有足够的空间，有可能会引发FULLGC.
d、回收时会优先回收

2.0垃圾回收顺序：
young gc（新生代） 一> young gc + concurrent mark（新生代+并发标） 一> Mixed GC（混合回收）顺序，进行垃圾回收

2.1YoungGC（新生代）回收

使用标记复制算法，将还有引用的对象清理到新的S区，然后清空原有所有的E和S区。

2.2young gc + concurrent mark（新生代+并发标）回收

1. 初始标记：标记GCroot对象，还会标记我们的region（块）
2. 标记Region：根据我们rset 找到对应和rootRegion相关的region块进行标识
3. 并发标记：遍历所有的rootRegion引用的所有的区标记我们所有的可达对象(不会STW，jvm配置参数-XX：InitiatingHeapOccupancyPercen=45%)
4. 重新标记：同CMS一样，只不过G1中采用了比CMS更快的初始快照算法：snapshot一at一the一beginning （SATB）。
5. 清理：清理采用的是复制算法。这里清理只会选取垃圾较多的region

2.3MixGC（混合）回收（图形参考CMS）

回收整个Young Region（新生代区域），部分的老年代区域，如果G1无法有足够的空间复制对象的时候，有可能会引发FullGc

3.空间整合

之前我们所学习的CMS收集器采用标记清除算法，容易产生碎片化的问题且空间不连续性，而G1收集器划分成n多个不同的采用标记压缩算法，没有产生碎片化的问题。分配大对象的时候，避免FullGC的问题，所以如果堆内存空间比较大，使用G1收集器更加有优势。

4.可预测的停顿时间模型

能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。
由于G1收集器采用分区模型，所以G1可以只选取部分区域进行内存回收，这样缩小了回收的范围，因此对于全局停顿情况的发生也能得到较好的控制。G1跟踪各个Region 里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region。

5.局限性

最多支持2048块，每块大小在1-32M，内存需要配置在2G-64G。
内存配置至少在2G以上，小内存的话发挥不了功效，还不如使用CMS回收器。

参数设置

选项和默认值	描述
-XX:+UseG1GC	使用垃圾优先（G1）收集器
-XX:MaxGCPauseMillis = n	设置期望达到的最大Gc停顿时间指标 ,默认值是200ms
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent = n	启动并发GC周期的（整个）堆占用百分比。GC使用它来触发GC，该GC基于整个堆的占用来触发并发GC周期，而不仅仅是世代之一（例如，G1）。值为0表示“进行恒定的GC循环”。默认值为45。
-XX:NewRatio = n	新旧大小比例。预设值为2。
-XX:SurvivorRatio = n	伊甸园/幸存者空间大小之比。预设值为8。
-XX:MaxTenuringThreshold = n	任职期限的最大值。预设值为15。
-XX:ParallelGCThreads = n	设置垃圾回收线程数 最大设置为8
-XX:ConcGCThreads = n	设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数（ParallelGCThreads）的1/4左右。
-XX:G1ReservePercent = n	设置保留为虚假上限的堆数量，以减少升级失败的可能性。预设值为10。
-XX:G1HeapRegionSize = n	使用G1，Java堆可细分为大小一致的区域。这将设置各个细分的大小。该参数的默认值是根据堆大小按人机工程学确定的。最小值为1Mb，最大值为32Mb。