【JVM】G1垃圾回收器简述

最新推荐文章于 2025-06-24 23:06:13 发布

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本文探讨了为何不使用CMS垃圾收集器，主要原因是CMS关注响应时间但牺牲了吞吐量，且在并发失败时停顿不可预测。G1作为替代，采用GarbageFirst策略，兼顾停顿时间和吞吐量，通过Region划分内存并引入RSet提高效率。G1还使用TLAB解决并发分配内存的安全问题。

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

为什么不使用CMS?

之前介绍CMS是以响应停顿时间最短为目的，是垃圾收集器中的里程碑，CMS分为Background和Foreground, Background为正常模式，整个回收过程分为4步：初始标记，并发标记，重新标记，并发清除，为了避免全量扫描的大数据量，在并发标记过程后Eden区容量达到2M，存在预标记阶段，当占用空间达到Eden的50%终止这个阶段进入重新标记；Foreground为并发失败进入的错误环境，执行状态为单线程。
尽管CMS的响应停顿时间很好，但是忽略了吞吐量，在单线程或者双线程状态下CMS的使用状态也不佳，因为双线程并发的时候，分为一个业务线程和一个垃圾回收线程，也存在CPU的调度导致频繁的上下文切换，因此有效率损耗问题。
其次，在可终止的预标记阶段，如果没有发生minor GC，CMS会停顿极限时间为5s；而进入foreground也表示CMS需要进行Full GC；
综上：CMS的缺点在于他的并发失败，停顿不可预测以及吞吐量较低。

G1概述

G1的目的：Garbage First，也就是垃圾优先原则，也就是空间方面的关注点。同时照顾到停顿时间以及吞吐量。
G1对内存空间重新定义，不再以物理空间分为Old和Young，而是在逻辑上将内存划分为若干Region，内存中默认Region为2048个，每个Region的大小为1M~32M
在这里插入图片描述
对象分为：自由对象（Empty）,新生代（Eden, Survivor），Old区和大对象
Region对于自身的角色是不固定的，即可能在下次分配空间的时候角色从Old变为E或者其他

JDK11之后有一类特殊的分区，叫做归档分区，关闭归档分区以及开放归档分区

TLAB：线程本地分配内存，在G1中分配对象内存的时候，由于G1是并发处理的垃圾收集器，同一时间可能由高并发，这就涉及了数据的并发安全问题需要全局锁保证数据安全，但是会带来效率上的下降。
TLAB是Eden区上的一部分区域（1%），在分配内存的时候首先判断TLAB上是否能够分配，如果不可以，会选择TLAB外的Region区域进行分配，如果还是空间不足进行Full GC。

其他概念

RSet：应用集，是G1中对与记忆集的实现，类比CMS中的卡表。
在G1中，假设有A Region, Rset会记录其他Region执行A的记录；
Q：这样做的优势是什么？
A：假设如果有O区对象指向Y区（感觉相反情况也类似），在对新生代回收的时候，还需要对O区进行一次遍历，间接的成为了全量扫描，而通过Rset可以记录到：设这里Y区对象就是A，因此Rset中的记录为O区引用，这样只需要扫描Rset就可以知道所有的引用情况了，不需要全量扫描。