G1(Garbage-First)垃圾回收器是Java HotSpot虚拟机中的一种高效垃圾收集器,专为大堆内存和多处理器系统设计,旨在提供可预测的停顿时间同时实现高吞吐量 。G1通过将整个堆划分为多个大小相等的区域(Region),每个区域都可以独立地充当Eden空间、Survivor空间或老年代的一部分 。
G1垃圾回收器的主要特点包括:
- 分代收集:G1仍然保留分代的概念,但它通过增量和分步的收集方式,优先回收那些“最有可能”含有垃圾的区域,以减少停顿时间 。
- 增量收集:G1采用增量收集策略,通过预测模型来控制停顿时间,尽可能在用户设定的时间内完成垃圾回收 。
- 并行与并发:G1设计了高效的并行和并发算法,以充分利用多核处理器的优势,提高垃圾回收的效率 。
- 标记-整理算法:G1在老年代使用标记-整理算法来减少内存碎片,而在年轻代则使用复制算法 。
- 停顿时间预测:G1引入了停顿时间预测模型,允许用户设置最大GC停顿时间目标,G1会尽量在这个时间内完成垃圾收集 。
- 自适应性:G1能够根据应用的行为和停顿时间动态调整其参数,优化性能 。
G1的执行流程主要包括年轻代回收(Young GC)和混合回收(Mixed GC)。年轻代回收主要关注年轻代区域的对象,而混合回收则同时涉及年轻代和部分老年代区域的垃圾回收 。在年轻代回收过程中,G1使用记忆集(Remembered Set)和卡表(Card Table)来处理老年代对年轻代的引用问题,确保垃圾回收的正确性和效率 。
G1的内存分配策略也相当灵活,可以根据需要动态调整新生代和老年代的大小,并通过控制新生代的大小参数来优化内存使用 。此外,G1还支持对整个堆里面的String进行并行去重,以及在必要时回收大对象 。
总的来说,G1垃圾回收器通过其独特的设计和算法,在现代Java应用中,尤其是在需要处理大量数据和要求低延迟的场景下,提供了一个高效且可预测的垃圾回收解决方案 。