Java G1 GC 技术一览
内容提要
G1 GC 是 JDK 9 起的默认低延迟垃圾收集器，替代 CMS。它将堆划分为多个 Region，分代收集，通过 Remembered Set 和写屏障追踪跨代引用。核心流程包括 Young GC、并发标记、Mixed GC 和 Full GC。主要调优参数有 MaxGCPauseMillis、InitiatingHeapOccupancyPercent 等，适合大堆、低延迟场景。
延伸解读
G1 的适用边界：大堆与低延迟的权衡
文章指出 G1 适合大堆（大于等于 6G）且需要更低延迟的应用，但需要更多计算资源和内存。如果堆不够大或应用不需要低暂停，可能不适合。这提醒读者在选择 G1 前，需评估堆大小和延迟需求，避免盲目启用导致资源浪费。
调优核心：MaxGCPauseMillis 与 IHOP 的平衡
文章强调 G1 调优简单，主要设置 MaxGCPauseMillis 和 InitiatingHeapOccupancyPercent。但停顿目标设得太低可能导致堆疯狂扩容，而 IHOP 太高会延迟标记，进而引发疏散失败。读者应结合 GC 日志调整，避免过度调优破坏 G1 的自适应机制。
避免 Full GC 与疏散失败的关键点
文章建议避免 Full GC，因其单线程且慢。同时要警惕疏散失败，通常由空间不足引起，可能很快导致 Full GC。可通过增大堆、调整 G1ReservePercent 或降低 IHOP 来预防。这些措施有助于维持 G1 的稳定运行，减少长暂停。
Humongous 对象：空间浪费与碎片化风险
文章解释 Humongous 对象（大于 Region 一半）直接分配老年代，可能造成空间浪费和碎片化，甚至引发疏散失败。建议增大 Region 大小或避免大对象分配。读者应监控大对象分配，合理设置 G1HeapRegionSize 以降低风险。
Q&A
G1 GC 是什么？它从哪个 JDK 版本开始成为默认垃圾收集器？
G1 GC 是 HotSpot 的低延迟垃圾收集器，全称 Garbage-First Garbage Collector，用于替代 CMS。它从 JDK 7u4 开始支持，在 JDK 9 中成为默认 GC（JEP 248）。
G1 GC 的内存布局是怎样的？Region 是如何划分的？
G1 将堆划分为多个大小相等的 Region，目标约 2028 个，可通过 -XX:G1HeapRegionSize 设置。Region 分为 Eden、Survivor、Old 和 Humongous 区域。Humongous 区域用于存放单个对象大小超过 Region 50% 的大对象。
G1 的 Young GC 流程包括哪些阶段？
G1 Young GC 是 Stop-The-World、并行、复制式的。阶段包括：Root Scanning（扫描静态和局部对象）、Update RS（更新 Remembered Set）、Process RS（处理 RS 找到存活对象）、Object Copy（拷贝存活对象到新区域）、Reference Processing（处理软、弱、虚等引用）。
G1 的 Mixed GC 是什么？它和 Young GC 有什么关系？
Mixed GC 搭载在 Young GC 之上，除了回收年轻代 Region，还会回收一部分老年代 Region。默认执行 8 次 Mixed GC（-XX:G1MixedGCCountTarget=8），Collection Set 包含部分老年代 Region、Eden 和 Survivor Region。老年代 Region 中垃圾多的优先回收。
G1 有哪些主要调优参数？如何设置？
主要参数包括：-XX:MaxGCPauseMillis 设置最大 GC 暂停时间目标（默认 200ms）；-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 设置触发并发标记周期的堆占用率阈值（默认 45%）；-XX:G1HeapRegionSize 设置 Region 大小；-XX:G1MixedGCCountTarget 设置 Mixed GC 目标次数；-XX:G1HeapWastePercent 设置可浪费堆百分比。
G1 适合在什么场景下使用？什么时候不该用 G1？
G1 适合大堆（大于等于 6G）且需要低延迟的应用。如果堆不够大（低于 6G）或应用不需要低暂停，则不适合使用 G1，因为 G1 需要更多计算资源和内存来运行。
G1 的 Remembered Set 和写屏障是做什么的？
Remembered Set 记录其他 Region 指向本 Region 的引用，用于追踪跨代引用，避免回收时扫描全堆。写屏障是一小段代码，在每次引用赋值时执行，将更新记录到 card 中，card 存入 dirty card queue，由 refinement 线程异步更新 RSet，以减少开销和竞争。
G1 的 Full GC 有什么问题？如何避免？
Full GC 是单线程的，非常慢。避免方法包括：避免空间耗尽（to-space exhausted），可增大最大堆或调整 Region 大小；避免过多 Humongous 分配；避免过长的引用处理，可开启 -XX:+ParallelRefProcEnabled。
