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面试官：G1垃圾回收器有做过了解吗？
我们先来分析一下目前ParNew + CMS带给我们的痛点是什么？
Stop the World，这个是大家最痛的一个点！无论是新生代垃圾回收，还是老年代垃圾回收，都会或多或少产生“Stop the World”现象，对系统的运行是有一定影响的。所以其实之后对垃圾回收器的优化，都是朝着减少“Stop the World”的目标去做的。在这个基础之上，G1垃圾回收器就应运而生了，他可以提供比“ParNew + CMS”组合更好的垃圾回收的性能。
G1垃圾回收器
G1垃圾回收器是可以同时回收新生代和老年代的对象的，不需要两个垃圾回收器配合起来运作，他一个人就可以搞定所有的垃圾回收。
他最大的一个特点，就是把Java堆内存拆分为多个大小相等的Region。
然后G1也会有新生代和老年代的概念，但是只不过是逻辑上的概念。也就是说，新生代可能包含了某些Region，老年代可能包含了某些Reigon。
而且G1最大的一个特点，就是可以让我们设置一个垃圾回收的预期停顿时间。也就是说比如我们可以指定：希望G1在垃圾回收的时候，可以保证，在1小时内由G1垃圾回收导致的“Stop the World”时间，也就是系统停顿的时间，不能超过1分钟。这个就很厉害了，其实我们对内存合理分配，优化一些参数，就是为了尽可能减少Minor GC和Full GC，尽量减少GC带来的系统停顿，避免影响系统处理请求。
但是现在我们直接可以给G1指定，在一个时间内，垃圾回收导致的系统停顿时间不能超过多久，G1全权负责，保证达到这个目标。这样相当于我们就可以直接控制垃圾回收对系统性能的影响了。
面试官：G1是如何做到对垃圾回收导致的系统停顿可控的？
其实G1如果要做到这一点，他就必须要追踪每个Region里的回收价值，他必须搞清楚每个Region里的对象有多少是垃圾，如果对这个Region进行垃圾回收，需要耗费多长时间，可以回收掉多少垃圾？
例如G1通过追踪发现，1个Region中的垃圾对象有10MB，回收他们需要耗费1秒钟，另外一个Region中的垃圾对象有20MB，回收他们需要耗费200毫秒。然后在垃圾回收的时候，G1会发现在最近一个时间段内，比如1小时内，垃圾回收已经导致了几百毫秒的系统停顿了，现在又要执行一次垃圾回收，那么必须是回收那个只需要200ms就能回收掉20MB垃圾的Region啊！于是G1触发一次垃圾回收，虽然可能导致系统停顿了200ms，但是一下子回收了更多的垃圾，就是20MB的垃圾。
所以简单来说，G1可以做到让你来设定垃圾回收对系统的影响，他自己通过把内存拆分为大量小Region，以及追踪每个Region中可以回收的对象大小和预估时间，最后在垃圾回收的时候，尽量把垃圾回收对系统造成的影响控制在你指定的时间范围内，同时在有限的时间内尽量回收尽可能多的垃圾对象。
这就是G1的核心设计思路。
Region可能属于新生代也可能属于老年代
在G1中，每一个Region时可能属于新生代，但是也可能属于老年代的。刚开始Region可能谁都不属于，然后接着就分配给了新生代，然后放了很多属于新生代的对象，接着就触发了垃圾回收这个Region。然后下一次同一个Region可能又被分配了老年代了，用来放老年代的长生存周期的对象。
所以其实在G1对应的内存模型中，Region随时会属于新生代也会属于老年代，所以没有所谓新生代给多少内存，老年代给多少内存这 一说了。实际上新生代和老年代各自的内存区域是不停的变动的，由G1自动控制。
面试官：新生代还有Eden和Survivor的概念吗？
在G1中虽然把内存划分为了很多的 Region，但是其实还是有新生代、老年代的区分。而且新生代里还是有Eden和Survivor的划分的，新生代的参数“-XX:SurvivorRatio=8”，这里还是可以区分出来属于新生代的Region里哪些属于Eden，哪些属于Survivor。
比如新生代之前说刚开始初始的时候，有100个Region，那么可能80个Region就是Eden，两个Survivor各自占10个Region。
所以其实还是有Eden和Survivor的概念的，他们会各自占据不同的Region。只不过随着对象不停的在新生代里分配，属于新生代的Region会不断增加，Eden和Survivor对应的Region也会不断增加。
G1的新生代垃圾回收
既然G1的新生代也有Eden和Survivor的区分，那么触发垃圾回收的机制都是类似的。
随着不停的在新生代的Eden对应的Region中放对象，JVM就会不停的给新生代加入更多的Region，直到新生代占据堆大小的最大比例60%。一旦新生代达到了设定的占据堆内存的最大大小60%，比如都有1200个Region了，里面的Eden可能占据了1000个Region，每个Survivor是100个Region，而且Eden区还占满了对象。
这个时候还是会触发新生代的GC，G1就会用之前说过的复制算法来进行垃圾回收，进入一个“Stop the World”状态，然后把Eden对应的Region中的存活对象放入S1对应的Region中，接着回收掉Eden对应的Region中的垃圾对象。
但是这个过程跟之前是有区别的，因为G1是可以设定目标GC停顿时间的，也就是G1执行GC的时候最多可以让系统停顿多长时间，可以通过“-XX:MaxGCPauseMills”参数来设定，默认值是200ms。那么G1就会通过之前说的，对每个Region追踪回收他需要多少时间，可以回收多少对象来选择回收一部分的Region，保证GC停顿时间控制在指定范围内，尽可能多的回收掉一些对象。
面试官：对象什么时候进入老年代？
在G1的内存模型下，新生代和老年代各自都会占据一定的Region，老年代也会有自己的Region。按照默认新生代最多只能占据堆内存60%的Region来推算，老年代最多可以占据40%的Region，大概就是800个左右的Region。那么对象什么时候从新生代进入老年代呢？
可以说跟之前几乎是一样的，还是这么几个条件：
对象在新生代躲过了很多次的垃圾回收，达到了一定的年龄了，“-XX:MaxTenuringThreshold”参数可以设置这个年龄，他就会进入老年代。
动态年龄判定规则，如果一旦发现某次新生代GC过后，存活对象超过了Survivor的50%。此时就会判断一下，比如年龄为1岁，2岁，3岁，4岁的对象的大小总和超过了Survivor的50%，此时4岁以上的对象全部会进入老年代，这就是动态年龄判定规则。
大对象Region
G1提供了专门的Region来存放大对象，而不是让大对象进入老年代的Region中。在G1中，大对象的判定规则就是一个大对象超过了一个Region大小的50%，比如每个Region是2MB，只要一个大对象超过了1MB，就会被放入大对象专门的Region中。而且一个大对象如果太大，可能会横跨多个Region来存放。
那堆内存里哪些Region用来存放大对象啊？不是说60%的给新生代，40%的给老年代吗，那还有哪些Region给大对象？
在G1里，新生代和老年代的Region是不停的变化的，比如新生代现在占据了1200个Region，但是一次垃圾回收之后，就让里面1000个Region都空了，此时那1000个Region就可以不属于新生代了，里面很多Region可以用来存放大对象。
大对象既然不属于新生代和老年代，那么什么时候会触发垃圾回收呢？其实新生代、老年代在回收的时候，会顺带带着大对象Region一起回收，所以这就是在G1内存模型下对大对象的分配和回收的策略。
面试官：什么时候触发新生代+老年代的混合垃圾回收？
G1有一个参数，是“-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent”，他的默认值是45%。意思就是说，如果老年代占据了堆内存的45%的Region的时候，此时就会尝试触发一个新生代+老年代一起回收的混合回收阶段。比如堆内存有2048个Region，如果老年代占据了其中45%的Region，也就是接近1000个Region的时候，就会开始触发一个混合回收。
G1垃圾回收的过程
首先会触发一个“初始标记”的操作，这个过程是需要进入“Stop the World”的，仅仅只是标记一下GC Roots直接能引用的对象，这个过程速度是很快的。先停止系统程序的运行，然后对各个线程栈内存中的局部变量代表的GC Roots，以及方法区中的类静态变量代表的GC Roots，进行扫描，标记出来他们直接引用的那些对象。
接着会进入“并发标记”的阶段，这个阶段会允许系统程序的运行，同时进行GC Roots追踪，从GC Roots开始追踪所有的存活对象。这个并发标记阶段还是很耗时的，因为要追踪全部的存活对象。但是这个阶段是可以跟系统程序并发运行的，所以对系统程序的影响不太大。而且JVM会对并发标记阶段对对象做出的一些修改记录起来，比如说哪个对象被新建了，哪个对象失去了引用。
接着是下一个阶段，最终标记阶段，这个阶段会进入“Stop the World”，系统程序是禁止运行的，但是会根据并发标记 阶段记录的那些对象修改，最终标记一下有哪些存活对象，有哪些是垃圾对象。
最后一个阶段，就是“混合回收“阶段，这个阶段会计算老年代中每个Region中的存活对象数量，存活对象的占比，还有执行垃圾回收的预期性能和效率。接着会停止系统程序，然后全力以赴尽快进行垃圾回收，此时会选择部分Region进行回收，因为必须让垃圾回收的停顿时间控制在我们指定的范围内。比如说老年代此时有1000个Region都满了，但是因为根据预定目标，本次垃圾回收可能只能停顿200毫秒，那么通过之前的计算得知，可能回收其中800个Region刚好需要200ms，那么就只会回收800个Region，把GC导致的停顿时间控制在我们指定的范围内。
其实老年代对堆内存占比达到45%的时候，触发的是“混合回收”。也就是说，此时垃圾回收不仅仅是回收老年代，还会回收新生代，还会回收大对象。那么，到底是回收这些区域的哪些Region呢？那就要看情况了，因为我们设定了对GC停顿时间的目标，所以说他会从新生代、老年代、大对象里各自挑选一些Region，保证用指定的时间（比如200ms）回收尽可能多的垃圾，这就是所谓的混合回收。
回收失败时的Full GC
如果在进行Mixed回收的时候，无论是年轻代还是老年代都基于复制算法进行回收，都要把各个Region的存活对象拷贝到别的Region里去。此时万一出现拷贝的过程中发现没有空闲Region可以承载自己的存活对象了，就会触发一次失败。一旦失败，立马就会切换为停止系统程序，然后采用单线程进行标记、清理和压缩整理，空闲出来一批Region，这个过程是极慢极慢的。
