G1垃圾回收器

一、基础概述

1. 适用范围：统一管理新生代与老年代，JDK9及以上默认垃圾回收器；
2. 堆分区设计：将整个堆切分为大量大小相等的独立Region，Region动态承担Eden、Survivor、Old、Humongous四种角色；
   • Humongous区域：专门存放超大对象；
3. 核心算法：新生代回收使用复制算法；
4. 设计目标：兼顾吞吐量与低延迟，可自定义预期最大STW停顿时间；
5. 风险点：并发标记阶段回收速度跟不上对象创建速度，并发失败会触发FullGC，长STW。

二、堆Region分区模型

整块堆切割为若干相同尺寸Region，无固定新生代、老年代边界：

1. Eden Region：新对象分配区域；
2. Survivor Region：MinorGC存活对象复制存放区；
3. Old Region：长期存活晋升对象；
4. Humongous Region：连续多个Region组合，存储超过Region一半大小的大对象。

三、三大回收阶段完整流程

1. Young Collection（新生代回收，MinorGC）

1. 空闲Region划分为Eden区，所有新建对象分配在Eden；
2. Eden内存耗尽触发MinorGC，STW暂停用户线程；
3. 挑选空闲Region作为Survivor，采用复制算法转移Eden+旧Survivor存活对象；
4. 存活对象年龄达标则直接晋升至Old Region，清空原Eden与旧Survivor；
5. 交换Survivor角色，完成新生代回收。

2. Young Collection + Concurrent Mark（新生代回收+并发标记）

多次MinorGC后启动并发标记流程，目标标记全部老年代存活对象：

1. 并发标记：GC线程与业务线程并发运行，遍历所有引用链；
2. Remark（重新标记）：短暂STW，修正并发期间新增、变动对象，消除浮动垃圾；
3. 标记完成后统计每个Old Region回收收益（垃圾占比越高收益越高），为混合收集做准备。

3. Mixed Collection（混合回收，G1特有）

并发标记结束后执行Mixed GC，一次性回收全部新生代 + 多片高收益老年代Region：

1. 根据预设停顿时间，优先选择垃圾多、存活少的Old Region；
2. 将Eden、Survivor、选中Old Region中的存活对象统一复制到空闲Survivor；
3. 清空所有参与回收的Region，释放连续空闲内存；
4. 本轮混合收集结束，回到新生代回收循环。

四、优缺点

优点

1. 分区化回收，可控制STW停顿，平衡延迟与吞吐量；
2. 不产生大量连续内存碎片，回收后空闲Region分散复用；
3. 内置Humongous分区，专门优化超大对象分配；
4. Mixed GC同时处理新生代+部分老年代，减少FullGC概率。

缺点

1. 并发标记占用额外CPU资源；
2. 并发标记失败时会触发FullGC，全堆回收停顿极长；
3. 分区维护、回收收益计算存在额外内存开销。

五、面试简答

问：详细介绍G1垃圾回收器？

答：G1是JDK9默认回收器，统一管理新生代与老年代，把堆划分为多个Region，分为Eden、Survivor、Old、Humongous大对象分区。 整体分为三大阶段：

1. Young Collection：新生代MinorGC，复制算法，STW，存活对象晋升老年代；
2. 并发标记：后台遍历老年代存活对象，最后Remark短暂STW修正漏标对象；
3. Mixed Collection：G1独有混合回收，一次性回收新生代+收益最高的老年代分区，可控停顿。 G1兼顾吞吐量与低延迟，但若并发标记速度跟不上对象创建，会触发FullGC造成长时间暂停。