论 G1 收集器的架构和如何做到回收时间用户设定

G1 概念

G1其实是Garbage First的意思，它不是垃圾优先的意思，而是优先处理那些垃圾多的内存块的意思。 在大的理念上，它还是遵循JVM的内存分代假设。

JVM的内存分代假设

JVM的内存分代假设是指：90%的对象熬不过第一次垃圾回收，而经历好几次垃圾回收的对象则由98%的概率会一直活下来。

基于这个内存分代假设，一般垃圾回收器把内存分成三类：Eden(E)、Survivor(S)和Old（O）, 其中Eden和Survivor都属于年轻代，Old属于老年代，新对象始终分配在Eden里面，熬过一次垃圾回收的对象就被移动到Survisor区了，经过多次垃圾回收之后还活着的对象会被移到Old区。

这样分代的好处是，把一个复杂的大问题，分成两类不同的小问题，针对不同的小问题，采用更有针对性的措施，分而治之。

对于年轻代的对象，由于对象来的快去得快，垃圾收集会比较频繁，因此执行时间一定要短，效率要高。因此要采用执行时间短，效率高的垃圾收集器，但是这类回收器往往会比较浪费内存，比如Copying GC，会浪费一半的内存，以空间换取了时间。
对于老年代的对象，由于本身对象的个数不多，垃圾收集的次数不多，因此可以采用对内存使用比较高效的算法。

跟其它垃圾回收器不一样的是：G1虽然也把内存分成了这三大类，但是在G1里面这三大类并不是三大块内存，G1把内存划分成很多小块, 每个小块会被标记为E/S/O中的一个。

这么做给G1带来了很大的好处，由于把三块内存变成了几百块内存，内存块的粒度变小了，从而可以让垃圾回收工作更彻底的并行化。

G1的并行收集做得特别好，G1整个收集全程几乎都是并行的，它回收的大致过程是这样的：

在垃圾回收的最开始有一个短暂的时间段会停止应用(stop-the-world)。
然后应用继续运行，同时G1开始进行标记（Concurrent Mark）。
之后再次停止应用，来一个Final Mark (stop-the-world)。
最后根据 G1 的原则，选择一些内存块进行回收。(stop-the-world)

由于 G1 的高度的并行化，因此它在 Stop-the-world 这个指标上比其它的GC算法都要好。

让用户设置应用的暂停时间

G1的另一个显著特点他能够让用户设置应用的暂停时间，为什么G1能做到这一点呢？也许你已经注意到了，G1回收的第4步，它是“选择一些内存块”，而不是整代内存来回收，这是G1跟其它GC非常不同的一点，其它GC每次回收都会回收整个Generation的内存(Eden, Old), 而回收内存所需的时间就取决于内存的大小，以及实际垃圾的多少，所以垃圾回收时间是不可控的；而G1每次并不会回收整代内存，到底回收多少内存就看用户配置的暂停时间，配置的时间短就少回收点，配置的时间长就多回收点，伸缩自如。 (阿里面试)

由于内存被分成了很多小块，又带来了另外好处，由于内存块比较小，进行内存压缩整理的代价都比较小，相比其它GC算法，可以有效的规避内存碎片的问题。

说了G1的这么多好处，也该说说G1的坏处了，如果应用的内存非常吃紧，对内存进行部分回收根本不够，始终要进行整个Heap的回收，那么G1要做的工作量就一点也不会比其它垃圾回收器少，而且因为本身算法复杂了一点，可能比其它回收器还要差。因此G1比较适合内存稍大一点的应用(一般来说至少4G以上)，小内存的应用还是用传统的垃圾回收器比如CMS比较合适。