1. 概述
G1(Garbage First)垃圾收集器是当今垃圾回收技术最前沿的成果之一。早在JDK7就已加入JVM的收集器大家庭中，成为HotSpot重点发展的垃圾回收技术。同优秀的CMS垃圾回收器一样，G1也是关注最小时延的垃圾回收器。
G1最大的特点是引入分区的思路，弱化了分代的概念，合理利用垃圾收集各个周期的资源，解决了其他收集器甚至CMS的众多缺陷。
2. G1
2.1 特点
开启方式：-XX:+UseG1GC
串行、并行、CMS等收集器有如下共同点：
（1）年轻代、老年代是独立且连续的内存块；
（2）年轻代收集使用单Eden、双Survivor进行复制算法；
（3）老年代收集必须扫描整个老年代区域；
（4）都是以尽可能少而快执行GC为设计原则。
G1也有类似CMS的收集动作：初始标记、并发标记、重新标记、清除、转移回收（Region），并且也以一个串行收集器做担保机制。
G1的特点如下：
（1）G1的设计原则是“首先收集尽可能多的垃圾（Garbage First，名称的由来）”。因此，G1并不会等内存耗尽(串行、并行)或者快耗尽(CMS)的时候开始垃圾收集，而是在内部采用了启发式算法，在老年代找出具有高收集收益的分区进行收集。同时G1可以根据用户设置的暂停时间目标自动调整年轻代和总堆大小，暂停目标越短年轻代空间越小、总空间就越大；
（2）G1采用内存分区(Region)的思路，将内存划分为一个个相等大小的内存分区，回收时则以分区为单位进行回收，存活的对象复制到另一个空闲分区中。由于都是以相等大小的分区为单位进行操作，因此G1天然就是一种压缩方案(局部压缩)；
（3）G1虽然也是分代收集器，但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别，也不需要完全独立的survivor(to space)堆做复制准备。G1只有逻辑上的分代概念，或者说每个分区都可能随G1的运行在不同代之间前后切换；
（4）G1收集都是STW的，但年轻代和老年代的收集界限比较模糊，采用了混合(mixed)收集的方式。即每次收集既可能只收集年轻代分区(年轻代收集)，也可能在收集年轻代的同时，包含部分老年代分区(混合收集)，这样即使堆内存很大时，也可以限制收集范围，从而降低停顿。
2.2 G1内存模型
2.2.1 分区Region
G1采用分区（Region）的思路，将整个堆空间分成若干个大小相等的内存区域，每次分配对象空间将逐段使用内存。因此，在堆的使用上，G1并不要求对象的存储一定是物理上连续的，只要逻辑上连续即可；每个分区也不会确定为某个代（年轻代、老年代）服务，可以按需在年轻代和老年代之间切换。参数-XX:G1HeapRegionSize=n可指定分区大小（1MB~32MB，必须是2的幂），默认将整个堆划分为2048个分区。
2.2.2 卡片Card
在每个分区内部被分成了若干个大小为512byte卡片（Card），标识堆内存最小可用粒度所有分区的卡片将会记录在全局卡片表（Global Card Table）中，分配的对象会占用物理上连续的若干个卡片，当查找对分区内对象的引用时便可通过记录卡片来查找该引用对象。每次对内存的回收，都是对指定分区的卡片进行处理。
2.2.3 堆Heap
G1同样可以通过-Xms、-Xmx指定堆空间大小，当发生年轻代收集或混合收集时，通过计算GC与应用的耗费时间比，自动调整堆空间大小。如果GC频率太高，则通过增加堆尺寸，来减少GC频率，相应地GC占用的时间也随之降低；目标参数-XX：GCTimeRatio即为GC与应用的耗费的时间比，G1默认为9。另外，当空间不足，如对象空间分配或转移失败时，G1会先尝试增加堆空间，如果扩容失败，则发起担保的Full GC。Full GC后，堆尺寸计算结果也会调整堆空间。