G1垃圾收集器架构和如何做到可预测的停顿(阿里) .pdfVIP

G1垃圾收集器架构和如何做到可预测的停顿（阿⾥）

CMS垃圾回收机制参考：

CMS与G1的区别参考：

写这篇⽂章是基于阿⾥⾯试官的⼀个问题：众所周期，G1跟其他的垃圾回收算法差别很⼤，你了解G1的垃圾回收架构吗？为什么G1可以做

到回收时间⽤户可以设定?

G1垃圾回收器其实是JDK7的特性，在⽬前JDK10都已经发布的情况下，已经不是什么新特性了，⽽我到它现在才关注它，可见我是有多么

的懒；⽽我终于关注它了，可见我的懒还算是有救的:)

G1其实是GarbageFirst的意思，垃圾优先?不是，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

(其实叫假设不准确，这是从实际Java应⽤的内存使⽤观察得到的结论):

90%的对象熬不过第⼀次垃圾回收，⽽⽼的对象(经历了好⼏次垃圾回收的对象)则有98%的概率会⼀直活下来。

基于这个分代假设，⼀般的垃圾回收器把内存分成三类:Eden(E),Suvivor(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，经过数次垃圾回收之后还活着的对象会被移到Old

区。

⼀般GC的内存分布

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，执

⾏时间的长短只取决于对象个数的垃圾回收算法。但是这类回收器往往会⽐较浪费内存，⽐如CopyingGC，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⾥⾯这三⼤类不是泾渭分明的三⼤块内存，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，可以前⾯⼀个是Eden后⾯⼀个就变成Survivor了。

G1的内存分布

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，从⽽可以垃圾回收⼯作更彻底的并⾏化。

G1的并⾏收集做得特别好，我们第⼀次听到并⾏收集应该是CMS(ConcurrentMarkSweep)垃圾回收算法,但是CMS的并⾏收集也只是在

收集⽼年代能够起效，⽽在回收年轻代的时候CMS是要暂停整个应⽤的(Stop-the-world)。⽽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(InitalMark)会停⽌应⽤(stop-the-world)

然后应⽤继续运⾏，同时G1开始ConcurrentMark

再次停⽌应⽤，来⼀个FinalMark(stop-the-world)

最后根据GarbageFirst的原则，选择⼀些内存块进⾏回收。(stop-the-world)

由于它⾼度的并⾏化，因此它在应⽤停⽌时间(Stop-the-world)这个指标上⽐其它的GC算法都要好。

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。

总结

G1通过在垃