在Java虚拟机（JVM）中，G1（Garbage-First）垃圾回收器自JDK 7 Update 4以来逐渐成为处理大型堆内存应用的首选垃圾回收器。G1的设计初衷是为了替代CMS（Concurrent Mark Sweep）回收器，并克服其停顿时间不可预测、以及回收老年代时可能导致的长时间停顿等问题。G1通过一种面向服务端的垃圾回收策略，旨在在可预测的停顿时间内完成垃圾回收任务，同时保持较高的吞吐量。 ### G1垃圾回收器的基本原理 G1将堆内存划分为多个大小相等的独立区域（Region），这些区域可以是Eden区、Survivor区或老年代区，甚至还可以是Humongous对象（超过区域大小一半的对象）专用区。与传统的垃圾回收器不同，G1并不固定地分配特定区域给特定的代（如年轻代或老年代），而是根据垃圾回收的需求动态地调整。 ### G1的回收流程 G1的回收过程主要包括以下几个阶段： 1. **初始标记（Initial Marking Phase）**： - 这个阶段是STW（Stop-The-World）的，即会暂停所有的Java线程。 - G1会标记从GC Roots直接可达的对象，并记录下SATB（Snapshot-At-The-Beginning）标记，用于后续处理并发过程中对象引用的变化。 2. **并发标记（Concurrent Marking Phase）**： - 此阶段与应用线程并发执行，遍历并标记所有从GC Roots可达的对象。 - G1会记录所有在并发标记期间发生变化的引用（通过写屏障实现）。 3. **最终标记（Final Marking Phase）**： - 又一个STW阶段，用于处理并发标记期间因引用变更而遗漏的对象。 - 同时，G1会根据收集到的信息计算各区域（Region）的存活对象比例，为接下来的回收阶段做准备。 4. **筛选回收（Live Data Counting and Evacuation Pause）**： - G1会根据区域的存活对象比例和回收收益，选择一部分区域进行回收。 - 回收时，G1会执行一个STW的暂停，将选中的区域中存活的对象复制到其他区域，并清空原区域，实现垃圾回收。 - 这个过程称为“Evacuation Pause”，是G1回收中主要的停顿来源。 ### G1的优势 - **可预测的停顿时间**：通过控制Evacuation Pause的时长，G1能够提供较为稳定的停顿时间，这对于响应性要求高的应用尤为重要。 - **高吞吐量**：尽管以停顿时间为导向，但G1也努力维持较高的吞吐量，确保应用性能。 - **自适应调整**：G1能够自动调整堆大小、Region数量以及回收频率，以适应应用的需求变化。 ### 示例配置 在JVM启动参数中，可以通过以下方式启用并配置G1： ```bash java -XX:+UseG1GC -Xms2g -Xmx2g -XX:MaxGCPauseMillis=200 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45 -jar your-application.jar ``` - `-XX:+UseG1GC`：启用G1垃圾回收器。 - `-Xms2g -Xmx2g`：设置JVM堆的初始大小和最大大小为2GB。 - `-XX:MaxGCPauseMillis=200`：目标是最大停顿时间不超过200毫秒（注意，这是一个软目标，JVM会尽力但不保证总是能达到）。 - `-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45`：当堆占用率达到45%时，开始启动GC。 ### 总结 G1垃圾回收器以其对停顿时间的良好控制、高吞吐量以及自适应调整的能力，在处理大型堆内存应用时展现出了显著的优势。了解其工作原理和配置方式，对于优化Java应用的性能至关重要。在深入理解G1的基础上，开发者可以更加灵活地调整JVM参数，以满足不同应用场景下的性能需求。在码小课网站上，我们可以找到更多关于G1垃圾回收器以及Java性能优化的深入讲解和实战案例。