G1(Garbage First)收集器 (標記-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一個新收集器，G1收集器基于“標記-整理”算法實現，也就是說不會產生內存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一個重要特點是：G1回收的范圍是整個Java堆(包括新生代，老年代)，而其他收集器回收的范圍僅限于新生代或老年代。

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-XX:+UseG1GC -Xmx32g -XX:MaxGCPauseMillis=200

其中，-XX:+UseG1GC用于開啟 G1 垃圾收集器，-Xmx32g用于設置堆內存的最大內存為 32G，-XX:MaxGCPauseMillis=200用于設置 GC 的最大暫停時間為 200ms。如果我們需要調優，在內存大小一定的情況下，我們只需要修改最大暫停時間即可。

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關鍵字

LAB

由于分區的思想，每個線程均可以"認領"某個分區用于線程本地的內存分配，而不需要顧及分區是否連續。因此，每個應用線程和GC線程都會獨立的使用分區，進而減少同步時間，提升GC效率，這個分區稱為本地分配緩沖區(Lab)。

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TLAB

應用線程可以獨占一個本地緩沖區(TLAB)來創建的對象，而大部分都會落入Eden區域(巨型對象或分配失敗除外)，因此TLAB的分區屬于Eden空間；

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GCLAB

每次垃圾收集時，每個GC線程同樣可以獨占一個本地緩沖區(GCLAB)用來轉移對象，每次回收會將對象復制到Suvivor空間或老年代空間；

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PLAB

對于從Eden/Survivor空間晉升(Promotion)到Survivor/老年代空間的對象，同樣有GC獨占的本地緩沖區進行操作，該部分稱為晉升本地緩沖區(PLAB)。

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G1堆內存結構

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堆內存中一個區域 (Region) 的大小，可以通過 -XX:G1HeapRegionSize 參數指定，大小區間最小 1M 、最大 32M ，總之是 2 的冪次方。

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默認是將堆內存按照 2048 份均分。

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每個 Region 被標記了 E、S、O 和 H，這些區域在邏輯上被映射為 Eden，Survivor 和老年代。

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存活的對象從一個區域轉移（即復制或移動）到另一個區域。區域被設計為并行收集垃圾，可能會暫停所有應用線程。

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此外，還有第四種類型，被稱為巨型區域（Humongous Region）。

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G1中的region的大小，由參數G1HeapRegionSize定義，如果沒有定義，就由xms/2048計算region大小，如果小于1就取1，如果大于32就取32，如果是其他值，就取2,4,8,16相近的數值，總之是2的n次方。

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G1中的region的數量不一定是2048，如果內存小于2G，每個region最小為1M，那么數量就小于2048，比如內存超過64g，每個region最大為32M，那么數量也就超過2048，例如，128g，那么region數量就為4096個。

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巨形對象Humongous Region

存儲超過 50% 標準 region 大小的對象稱為巨型對象(Humongous Object)。當線程為巨型分配空間時，不能簡單在TLAB進行分配，因為巨型對象的移動成本很高，而且有可能一個分區不能容納巨型對象。因此，巨型對象會直接在老年代分配，所占用的連續空間稱為巨型分區(Humongous Region)。G1內部做了一個優化，一旦發現沒有引用指向巨型對象，則可直接在年輕代收集周期中被回收。

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巨型對象會獨占一個、或多個連續分區，其中第一個分區被標記為開始巨型(StartsHumongous)，相鄰連續分區被標記為連續巨型(ContinuesHumongous)。由于無法享受Lab帶來的優化，并且確定一片連續的內存空間需要掃描整堆，因此確定巨型對象開始位置的成本非常高，如果可以，應用程序應避免生成巨型對象。

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如果一個 H 區裝不下一個巨型對象，那么 G1 會尋找連續的 H 分區來存儲。為了能找到連續的 H 區，有時候不得不啟動 Full GC 。

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Remember Set：

? 在串行和并行收集器中，GC時是通過整堆掃描來確定對象是否處于可達路徑中。然而G1為了避免STW式的整堆掃描，為每個分區各自分配了一個 RSet（Remembered Set），它內部類似于一個反向指針，記錄了其它 Region 對當前 Region 的引用情況，這樣就帶來一個極大的好處：回收某個Region時，不需要執行全堆掃描，只需掃描它的 RSet 就可以找到外部引用，來確定引用本分區內的對象是否存活，進而確定本分區內的對象存活情況，而這些引用就是 initial mark 的根之一。

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? 事實上，并非所有的引用都需要記錄在RSet中，如果引用源是本分區的對象，那么就不需要記錄在 RSet 中；同時 G1 每次 GC 時，所有的新生代都會被掃描，因此引用源是年輕代的對象，也不需要在RSet中記錄；所以最終只需要記錄老年代到新生代之間的引用即可。

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RSet 的寫屏障

? 寫屏障是指，每次 Reference 引用類型在執行寫操作時，都會產生 Write Barrier 寫屏障暫時中斷操作并額外執行一些動作。

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? 對寫屏障來說，過濾掉不必要的寫操作是十分有必要的，因為寫柵欄的指令開銷是十分昂貴的，這樣既能加快賦值器的速度，也能減輕回收器的負擔。G1 收集器的寫屏障是跟 RSet 相輔相成的，產生寫屏障時會檢查要寫入的引用指向的對象是否和該 Reference 類型數據在不同的 Region，如果不同，才通過 CardTable 把相關引用信息記錄到引用指向對象的所在 Region 對應的 RSet 中，通過過濾就能使 RSet 大大減少。

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（1）寫前柵欄：即將執行一段賦值語句時，等式左側對象將修改引用到另一個對象，那么等式左側對象原先引用的對象所在分區將因此喪失一個引用，那么JVM就需要在賦值語句生效之前，記錄喪失引用的對象。但JVM并不會立即維護RSet，而是通過批量處理，在將來RSet更新

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（2）寫后柵欄：當執行一段賦值語句后，等式右側對象獲取了左側對象的引用，那么等式右側對象所在分區的RSet也應該得到更新。同樣為了降低開銷，寫后柵欄發生后，RSet也不會立即更新，同樣只是記錄此次更新日志，在將來批量處理

? G1垃圾回收器進行垃圾回收時，在GC根節點枚舉范圍加入RSet，就可以保證不進行全局掃描，也不會有遺漏。另外JVM使用的其余的分代的垃圾回收器也都有寫屏障，舉例來說，每次將一個老年代對象的引用修改為指向年輕代對象，都會被寫屏障捕獲并記錄下來，因此在年輕代回收的時候，就可以避免掃描整個老年代來查找根。

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G1的垃圾回收器的寫屏障使用一種兩級的log buffer結構：

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global set of filled buffer：所有線程共享的一個全局的，存放填滿了的log buffer的集合

thread log buffer：每個線程自己的log buffer。所有的線程都會把寫屏障的記錄先放進去自己的log buffer中，裝滿了之后，就會把log buffer放到 global set of filled buffer中，而后再申請一個log buffer；