G1(Garbage-First)回收器是在JDK1.7中正式使用的全新垃圾回收器，G1拥有独特的垃圾回收策略，从分代上看，G1依然属于分代垃圾回收器，它会区分年代和老年代，依然有eden和survivor区，但从堆的结构上看，它并不要求整个eden区、年清代或者老年代都连续。它使用了全新的分区算法。其特点如下：
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并行性：G1在回收期间，可以由多个GC线程同时工作，有效利用多核计算能力。
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并发性：G1拥有与应用程序交替执行的能力，因此一般来说，不会在整个回收期间完全阻塞应用程序。
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分代GC：与之前回收器不同，其他回收器，它们要么工作在年轻代要么工作在老年代。G1可以同时兼顾年轻代与老年代。
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空间整理：G1在回收过程中，会进行适当的对象移动，不像CMS，只是简单的标记清除，在若干次GC后CMS必须进行一次碎片整理，G1在每次回收时都会有效的复制对象，减少空间碎片。
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可预见性：由于分区的原因，G1可以只选取部分区域进行内存回收，这样缩小了回收范围，因此对于全局停顿也能得到更好的控制。
一、G1的内存划分和主要收集过程
G1收集回收器将堆进行分区，划分为一个个的区域，每次收集的时候，只收集其中几个区域，以此来控制垃圾回收产生一次停顿时间。
G1的收集过程可能有4个阶段：
- 新生代GC
- 并发标记周期
- 混合收集
- （如果需要）进行Full GC。
二、G1的新生代GC
新生代GC的主要工作是回收eden区和survivor区。一旦eden区被占满，新生代GC就会启动。新生代GC收集前后的堆数据如图5.6所示，其中E表示eden区，S表示survivor区，O表示老年代。可以看到，新生代GC只处理eden和survivor区，回收后，所有的eden区都应该被清空，而survivor区会被收集一部分数据，但是应该至少仍然存在一个survivor区，类比其他的新生代收集器，这一点似乎并没有太大变化。另一个重要的变化是老年代的区域增多，因为部分survivor区或者eden区的对象可能会晋升到老年代。
三、G1并发标记周期
G1的并发阶段和CMS有些类似，它们都是为了降低一次停顿时间，而将可以和应用程序并发执行的部分单独提取出来执行。
并发标记周期针对老年代
并发标记周期可分为以下几步：
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初始标记：标记从根节点直接可达的对象。这个阶段会伴随一次新生代GC，它是会产生全局停顿的，应用程序在这个阶段必须停止执行。
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根区域扫描：由于初始标记必然会伴随一次新生代GC，所以在初始化标记后，eden被清空，并且存活对象被移到survivor区。在这个阶段，将扫描由survivor区直接可达的老年代区域，并标记这些直接可达的对象。 这个过程是可以和应用程序并发执行的。但是根区域扫描不能和新生代GC同时发生（因为根区域扫描依赖survivor区的对象，而新生代GC会修改这个区域），故如果恰巧此时需要新生代GC，GC就需要等待根区域扫描结束后才能进行，如果发生这种情况，这次新生代GC的时间就会延长。
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并发标记：和CMS类似，并发标记将会扫描并查找整个堆的存活对象，并做好标记。这是一个并发过程，并且这个过程可以被一次新生代GC打断。
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重新标记：和CMS一样，重新标记也是会使应用程序停顿，由于在并发标记过程中，应用程序依然运行，因此标记结果可能需要修正，所以在此阶段对上一次标记进行补充。在G1中，这个过程使用SATB（Snapshot-At-The-Begining）算法完成，即G1会在标记之初为存活对象创建一个快照，这个快照有助于加速重新标记的速度。
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独占清理：顾名思义，这个阶段会引起停顿。它将计算各个区域的存活对象和GC回收比例并进行排序，识别可供混合回收的区域。在这个阶段，还会更新记忆集。该阶段给出了需要被混合回收的区域并进行了标记，在混合回收阶段，需要这些信息。
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并发清理阶段：识别并清理完全空闲的区域。它是并发的清理，不会引起停顿。
四、混合回收
在并发标记周期中，虽有部分对象被回收，但是回收的比例是非常低的。但是在并发标记周期后，G1已经明确知道哪些区域含有比较多的垃圾对象，在混合回收阶段，就可以专门针对这些区域进行回收。当然G1会优先回收垃圾比例较高的区域（回收这些区域的性价比高），这正是G1名字的由来（Garbage First Garbage Collector：译为垃圾优先的垃圾回收器），这里的垃圾优先（Garbage First）指的是回收时优先选取垃圾比例最高的区域。
这个阶段叫做混合回收，是因为在这个阶段，即会执行正常的年轻带GC,又会选取一些被标记的老年代区域进行回收，同时处理了新生代和老年代。
混合回收会被执行多次，直到回收了足够多的内存空间，然后，它会触发一次新生代GC。新生代GC后，又可能会发生一次并发标记周期的处理，最后又会引起混合回收，因此整个过程可能是如下图：
五、必要时的Full GC
和CMS类似，并发收集让应用程序和GC线程交替工作，因此在特别繁忙的情况下无可避免的会发生回收过程中内存不足的情况，当遇到这种情况，G1会转入一个Full GC 进行回收。
本文整理自：《实战JAVA虚拟机 JVM故障诊断与性能优化》
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