java7中G1垃圾收集器使用和流程总结

1. 支持

fully supported in Oracle JDK 7 update 4

2. Goals

并行和并发： 具有CMS一样的多线程操作能力
压缩：在保持短的停顿时间的基础上尽可能消除碎片
可预测性：GC停顿时间更加可预测
高效：不会对系统吞吐量产生较大影响
节约：GC操作不会浪费太多的heap空间

3. 使用范围

多核，6G以上的heap

4. 概览

Note1. 实际上，各region合起来逻辑上表现为整体的E，S，O，所有对象分散存储在各个region里面；

Note2. 灰色部分表示暂未使用；

Note3. 还有一种类型的region，叫做Humongous regions，用来存储超过一个region50%的大对象，实际上是连续的若干个region的组合。目前G1对大对象的优化比较弱，因此建议避免使用大对象。

Note4. 整个heap会被划分为2000个左右的region，每个region最小为1Mb，最大为32Mb。

Note5. Region和region之间未必是连续的。

5. Young GC

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如果当前heap的状态如上，发生YGC的时候，岁数到了一定的对象将会移动到老年代。

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最终结果如下：

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Note1. 存活的对象会被拷贝到一个新的S区或者O区里面；

Note2. E区和S区的大小在这里将会根据之前的相关信息（例如STW的时间等）进行重新计算；

Note3. 该操作是并发多线程执行的；

Note4. 该操作是STW的。

6. Old GC

阶段

描述

（1）初始化标记（STW） 在此阶段，G1 GC 对根进行标记。该阶段与常规的年轻代垃圾回收密切相关。

（2）根region扫描 在初始标记的存活区扫描对老年代的引用，并标记被引用的对象。该阶段与应用程序（非 STW）同时运行，并且只有完成该阶段后，才能开始下一次 STW 年轻代垃圾回收。

（3）并发标记阶段 G1 GC 在整个堆中查找可访问的（存活的）对象。该阶段与应用程序同时运行，可以被 STW 年轻代垃圾回收中断。

（4）重新标记阶段 该阶段是 STW 回收，帮助完成标记周期。清空 SATB （snapshot-at-the-beginning）区，跟踪未被访问的存活对象，并执行引用处理。

（5）清理阶段 执行统计和 RSet 清理STW 操作。G1会识别完全空闲的区域和可供进行混合垃圾回收的区域。清理阶段在将空白区域重置并返回到空闲列表时，该阶段为部分并发。

（*）拷贝 分散或者拷贝存活的对象到那些没有使用的region。

下面是其一个流程图：

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（1） 初始化标记

该阶段附在YGC上，标记那些可能有引用对象的O区

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（2） 并发标记阶段

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Note1. 活跃度会在该阶段并发计算；

Note2. 该阶段没有清理。

（3） 重新标记阶段（SWT）

如果发现某个region上所有的对象都失效了，他们将会在重新标记阶段直接移除。

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（4） 拷贝/清理阶段（SWT）

G1会拷贝找出活跃度最低的那些region，然后和YGC一样做清理

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（5） 清理后的结果

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7. 使用方式

java -Xmx50m -Xms50m -XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=200 -jar c:\javademos\demo\jfc\Java2D\Java2demo.jar

选项和默认值

描述

-XX:+UseG1GC 开启G1

-XX:MaxGCPauseMillis=n 最大GC停顿时间，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿小于这个时间

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n 堆占用了多少的时候就触发GC，默认为45

-XX:NewRatio=n new/old 比，默认为2

-XX:SurvivorRatio=n eden/survivor比，默认为8

-XX:MaxTenuringThreshold=n 新生代到老年代的岁数，默认是15

-XX:ParallelGCThreads=n 并行GC的线程数，默认值会根据平台不同而不同

-XX:ConcGCThreads=n 并发GC使用的线程数

-XX:G1ReservePercent=n 设置作为空闲空间的预留内存百分比，以降低目标空间溢出的风险。默认值是 10%。

-XX:G1HeapRegionSize=n 设置的 G1 区域的大小。值是2的幂，范围是1 MB 到32 MB。目标是根据最小的 Java 堆大小划分出约 2048 个区域。

8. 最佳实践

年轻代大小：避免使用 -Xmn 选项或 -XX:NewRatio 等其他相关选项显式设置年轻代大小，因为固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标。

暂停时间目标：每当对垃圾回收进行评估或调优时，都会涉及到延迟与吞吐量的权衡。G1是增量垃圾回收器， 其吞吐量目标是 90% 的应用程序时间和 10%的垃圾回收时间。因此，暂停时间目标不要太严苛。目标太过严苛表示您愿意承受更多的垃圾回收开销，而这会直接影响到吞吐量。

掌握混合垃圾回收：当您调优混合垃圾回收时，请尝试以下选项

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent 和 -XX:G1HeapWastePercent

-XX:G1MixedGCCountTarget 和 -XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent

参考：
http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/G1GettingStarted/index.html
http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/g1-intro-jsp-135488.html
http://www.infoq.com/cn/articles/jdk7-garbage-first-collector