引言：更多相关请看 JVM+GC解析系列

概述

以前收集器特点：
年轻代和老年代是各自独立且连续的内存块；
年轻代收集使用单eden+S0+S1进行复制算法；
老年代收集必须扫描整个老年代区域：
都是以尽可能少而快速地执行GC为设计原则。
G1（Garbage-First）收集器，是一款面向服务端应用的收集器。官网描述如下：

从官网的描述中，我们知道G1是一种服务器端的垃圾收集器，应用在多处理器和大容量内存环境中，在实现高吞吐量的同时，尽可能的满足垃圾收集暂停时间的要求。另外，它还具有以下特性：
像CMS收集器一样，能与应用程序线程并发执行；
整理空闲空间更快；
需要更多的时间来预测GC停顿时间，不希望牺牲大量的吞吐性能；
不需要更大的 Java Heap；
<fontcolor=red>G1收集器的设计目标是取代CMS收集器，它同CMS相比，在以下方面表现的更出色：
G1是一个有整理内存过程的垃圾收集器，不会产生很多内存碎片。
G1的Stop The World(STW更可控，G1在停顿时间上添加了预测机制，用户可以指定期望停顿时间。
CMS垃扱枚集器虽然减少了暂停用程序的运行时间，但是它还是存在着内存碎片向題。于是，为了去除内存碎片问题，同时又保留CMS垃圾收集器低暂停时间的优点，JAVA7发布了一个新的垃圾收集器-G1垃圾收集器。G1是在2012年才在jdk1.7u4中可用。oraclet官方计划在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器以替代CMS。它是一款面向服务端应用的收集器，主要应用在多CPU和大内存服务器环境下，极大的减少垃圾收集的停顿时间，全面提升服务器的性能，逐步替换java8以前的CMS收集器。主要改变是Eden，Survivor，和Tenured等内存区域不再是连续的了，而是变成了一个个大小一样的region，每个region从1M到32M不等。一个region有可能属于Eden，Survivor或者Tenured内存区域。
特点：

1、G1能充分利用多CPU、多核环境硬件优势，尽量缩短STW。
2、G1整体上采用标记-整理算法，局部是通过复制算法，不会产生内存碎片。
3、宏观上看G1之中不再区分年轻代和老年代。把内存划分成多个独立的子区域(Region)，可以近似理解为一个围棋的棋盘。
4、G1收集器里面讲整个的内存区都混合在一起了，但其本身依然在小范围内要进行年轻代和老年代的区分，保留了新生代和老年代，但它们
不再是物理隔离的，而是一部分Region的集合且不需要Region是连续的，也就是说依然会采用不同的GC方式来处理不同的区域。
5、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。

底层原理

Region区域化垃圾收集器
区域化内存划片Region，整体编为了一些列不连续的内存区域，避免了全内存区的GC操作。核心思想是将整个堆内存区域分成大小相同的子区域( Region)，在JVM启动时会自动设置这些子区域的大小。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，每个分区也不会固定地为某个代服务，可以按需在年轻代和老年代之间切换。启动时可以通过参数-XX:G1HeapRegionSize＝n可指定分区大小(1MB-32MB，且必须是2的幂次方)，默认将整堆划分为2048个分区，大小范围在1MB-32MB，最多能设置2048个区域，也即能够支持的最大内存为: 32MB * 2048＝ 65536MB ＝ 64G内存。

G1算法将堆划分为若干个区域(Region)，它仍然属于分代收集器。这些Region的一部分包含新生代，新生代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间。这些Region的一部分包含老年代，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域，完成了清理工作。这就意味着，在正常的处理过程中G1完成了堆的压缩(至少是部分堆的压缩)，这样也就不会有CMS内存碎片问题的存在了。最大好处是化整为零，避免全内存扫描，只需要按照区域来进行扫描即可。

回收步骤

针对Eden区进行收集，Eden区耗尽后会被触发，主要是小区域收集形成连续的内存块，避免内存碎片：

Eden区的数据移动到Survivor区，假如出现Survivor区空间不够，Eden区数据会部会晋升到Old区。   
Survivor区的数据移动到新的Survivor区，部会数据晋升到Old区。
最后Eden区收拾干浄了，GC结東，用户的应用程序继续执行。

humongous 巨大无比的，极大的

4步过程

初始标记:只标记GC Roots能直接关联到的对象。
并发标记:进行GC Roots Tracing的过程。
最终标记:修正并发标记期间，因程序运行导致标记发生变化的那一部分对象。
筛选回收:根据时间来进行价值最大化的回收。形如:

代码案例的流程：
初始标记

并发标记

最终标记

筛选回收

case案例

代码：

public class G1GCDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("=============G1GCDemo==========");
        String s = "root";
        while (true){
            s += s + new Random().nextInt(222222222) + new Random().nextInt(322222222);
            s.intern();
        }
    }

}

参数：

-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:+UseG1GC -Dfile.encoding=GBK

执行效果： garbage-first heap

常用配置参数(了解)

-XX:+UseG1GC

使用G1垃圾收集器

-XX:G1HeapRegionSize=n

设置G1区域的大小。值是2的幂，范围是1M到32M。目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。

-XX:MaxGCPauseMillis=n

最大停顿时间，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿时间小于这个时间。

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n

堆占用了多少的时候就触发GC，默认是45。

-XX:ConcGCThreads=n

并发GC使用的线程数。

-XX:G1ReservePercent=n

置作为空闲空间的预留内存百分比，以降低目标空间溢出的风险，默认值是10%。

和CMS相比的优势

比起cms有两个优势：
1、G1不会产生内存碎片。
2、是可以精确控制停顿。该收集器是把整个堆(新生代、老生代)划分成多个固定大小的区域，每次根据允许停顿的时间去收集垃圾最多的区域。