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G1垃圾收集器

G1垃圾收集器（Garbage-First Collector）是Java虚拟机（JVM）中的一种高级垃圾收集器，旨在以高概率满足垃圾收集（GC）暂停时间目标，同时还能保持良好的吞吐量。G1收集器是在JDK 7中引入的，并在后续版本中得到了改进和优化。

G1收集器的特点

• 并发和并行处理：G1能够利用多核处理器的优势，同时执行垃圾收集的多个阶段。
• 分代收集：虽然G1是一个整体收集器，但它依然遵循分代垃圾收集的概念，区分年轻代和老年代。
• 区域化堆结构：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Old区。
• 可预测的停顿时间模型：G1收集器的目标是允许用户指定期望的停顿时间，并尽可能地在这个时间范围内完成垃圾收集。

G1收集器的工作过程

G1收集器的工作过程可以分为以下几个阶段：

1. 初始标记（Initial Marking）

• 这个阶段标记了从GC根直接可达的对象。
• 它是在一个STW（Stop-The-World）暂停中完成的，但通常很快。

2. 并发标记（Concurrent Marking）

• 在这个阶段，G1收集器遍历堆中的对象图，标记所有可达的对象。
• 这个过程是并发执行的，不需要停止应用线程。

3. 最终标记（Final Marking）

• 这个阶段处理在并发标记阶段遗留下来的一些小任务，并处理SATB（Snapshot-At-The-Beginning）队列中的引用。
• 这个阶段可能会有一个短暂的STW暂停。

4. 筛选回收（Evacuation）

• 在这个阶段，G1收集器将选定的区域中的存活对象复制到空闲区域，同时回收这些区域中的空间。
• 这个阶段是在STW暂停中完成的，并且是G1收集器中最长的暂停之一。

G1收集器的优势

• 可控的停顿时间：G1收集器允许用户指定期望的GC停顿时间，使得系统更加可预测。
• 高效的内存回收：通过并发和并行技术，G1能够在维持吞吐量的同时，有效地回收内存。
• 适合大堆内存：G1收集器特别适合大堆内存的应用，因为它可以更好地管理堆空间并减少碎片。

G1收集器的使用

要启用G1收集器，可以在启动Java应用时添加以下JVM参数：

-XX:+UseG1GC

此外，还可以通过以下参数来调整G1的行为：

• -XX:MaxGCPauseMillis：设置期望的最大GC停顿时间。
• -XX:GCPauseIntervalMillis：设置期望的停顿间隔时间。
• -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。

总结

G1垃圾收集器是一个为大型应用和多核处理器设计的收集器，它通过划分区域和并发处理来优化停顿时间和吞吐量。随着Java应用对性能要求的不断提高，G1收集器成为了许多高性能应用的首选垃圾收集器。