一步步图解G1

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G1在堆上分配内存和其他的GC有点不一样。现在我们来一步一步看下G1系统。

1、 G1堆结构

G1的堆结构就是把一整块内存区域切分成多个固定大小的块。

在JVM在启动时来决定每个小块，也就是region的大小。 JVM一般是把一整块堆切分成2000个小region。然后每个小region从1到32Mb不等。

2、 G1内存分配

事实上，这些region最后又被分别标记为Eden,Survivor和old。这里的eden，survivor和old已经是一个标签，也就是说只是一个逻辑表示，不是物理表示。

O表示老生代（Old），E表示Eden，S表示Survivor。为了明了，我们分别用三种不同的颜色区分。存活下来的对象就被虚拟机从一个小region里被移动到另一个中。这些小块（region）的回收是并行回收的，期间其他的应用线程照常工作。和以往的回收器一样，G1中也有Eden，survivor,old。在这三个之外，还增加了第四种类型，叫Humongous。这个单词翻译过来就是“堆积如山”的意思。这个类型主要是用来存储那些比标准块大50%，甚至更大的那些对象。这些大对象被保存到一整块连续的区域。这个堆积如山区就是堆里没有被使用的区域。

需要注意的是，这个堆积如山区目前还没有被优化到最佳，所以你还是尽量不要创建这么大的对象。

3、G1中的年轻代

整个堆被分成大约2000个小区域块。最大的块32Mb，最小的1Mb。蓝色的块用来存储老生代对象，绿色的用来存储年轻代对象。

记住一点：G1不是像老一辈的那些垃圾回收器一样要求每一代的块是连续的，在G1中可以不是连续的。

4、G1中的一次Young GC

存活的对象被转移到一个/或多个survivor 块上去。 如果存活时间达到阀值,这部分对象就会被晋升到老年代。

此时会有一次 stop the world暂停，会计算出 Eden大小和 survivor 大小，用于下次young GC。统计信息会被保存下来，用于辅助计算size。比如暂停时间之类的指标也会纳入考虑。

这种做法使得调整各代区域的大小变得很容易，根据需求可以让他们变大一些或变小一些。

5、年轻代GC之后

现在存活的对象已经被转移或晋升到了survivor或old区了。

刚刚被晋升的对象用深蓝色表示。Survivor 用绿色表示。

总结起来,G1的年轻代收集归纳如下:

• 堆就是一整块内存空间,被分为多个heap区(regions)。
• 年轻代内存由一组不连续的heap块也就是region组成. 这使得在需要时很容易进行容量调整。
• 年轻代的垃圾收集,或者叫 young GCs, 会发生stop the world。 在回收时所有的应用程序线程都会被暂停。
• 年轻代 GC 通过多线程并行进行。
• 存活的对象被拷贝到新的 survivor 块或者老年代。

6、G1的老年代垃圾收集

就像CMS收集器一样，G1也是一个暂停少的收集器。下面这个流程图就描述了G1在老年代的各个收集阶段。

一步步了解老年代垃圾收集

结合上面的流程图，我们来看看在G1收集器中他们是如何和老生代互动的。

7、初始标记（Initial Marking）

存活对象的初始标记被固定放在年轻代垃圾收集阶段进行的，之所以把他列为第一个阶段，是因为只有进行初始标记了才有后续的阶段， 在日志中被记为 GC pause (young)(inital-mark)。

8、并发标记阶段（Concurrent Marking Phase）
如果发现有空的块(这里用红叉“X”标示的区域), 则会在 Remark 阶段立即移除。当然,”清单(accounting)”信息决定了活跃度的计算。

9、重新标记阶段（Remark Phase）

空的区域块被移除并回收。现在计算所有区域块的活跃度(Region liveness)。

10、复制清除阶段（Copying/Cleanup Phase）

G1选择“活跃度(liveness)”最低的区域块，这些区域可以最快的完成回收。然后这些区域和年轻代GC在同时被垃圾收集 。 日志上是被标识为 [GC pause (mixed)]。所以年轻代和老年代都在同一时间被垃圾收集。

11、复制/清除之后阶段（After Copying/Cleanup Phase）
所选择的区域被收集和压缩到下图所示的深蓝色区域和深绿色区域。

12、 老生代GC总结

老生代的G1垃圾回收有以下几个关键点：

1、并发标记阶段（Concurrent Marking Phase）

• 活跃度信息在程序运行的时候就被并行的计算了出来。
• 活跃度(liveness)信息标记出哪些区域块最适合回收，在转移暂停期间最适合回收掉。
• 没有sweep阶段。但CMS是有这个阶段的。

2、重新标记阶段（Remark Phase）

• 使用了Snapshot-at-the-Beginning (SATB)算法，这个要比CMS的算法快很多。
• 完全空的区域块会被直接回收掉。

3、复制/清除阶段（Copying/Cleanup Phase）

• 年轻代和老年代会被同时回收。
• 老年代的区域块会不会被选择，取决于它的活跃度。