G1 GC基本逻辑

1 ?MixedGC基本过程
在G1GC中，有两种主要的垃圾回收过程：Young GC和Mixed GC。这两者都是为了回收堆内存中的垃圾对象，但是他们关注的区域和工作方式有所不同。

Young GC：

Young GC主要负责回收Young Generation（包括Eden区和Survivor区）。大多数新创建的对象都首先在Eden区分配，在一段时间后，如果这些对象仍然存活，它们将被移动到Survivor区或Old区。Young GC通常会频繁发生，因为大多数对象的生命周期都很短，很快就会变成垃圾可以被回收。

Mixed GC：

与Young GC不同，Mixed GC不仅回收Young Generation，还会回收部分Old Generation。Mixed GC发生的条件是在并发标记周期结束后，也就是说，它会在完成全堆的并发标记之后进行。在Mixed GC中，G1GC会选择一些可以回收的老年代区域进行清理，这样可以在不进行Full GC的情况下，尽可能地清理掉一些长时间存活的垃圾对象

在G1GC中，实际上只有YoungGC. 或者说MixedGc是跟随YoungGC
1 Mixed GC触发条件：

1）如果堆内存的使用率超过了一个阈值（默认是45%，可以通过-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent参数进行调整），那么将会启动一个并发周期，而Mixed GC则在并发周期结束后开始。
2）老年代的区域已经满了。G1GC会尽可能地避免Full GC，所以当老年代的区域已经满了，并且并发标记已经完成，G1GC会触发Mixed GC以回收老年代的部分区域
? ?老年代的使用率达到 -XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent 参数设置的阈值，G1 GC 将会尽管不满足 G1HeapWastePercent 的要求，也会强制执行 Mixed GC，以防止老年代填满导致 Full GC

MixedGC阶段：
1）初始标记阶段
这个过程需要进入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。如下图，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
?
2）并发标记阶段
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，并对这个过程对象的变化做记录，比如哪些对象失去了引用，哪些对象是新建的。如下图所示。（这个阶段也是很耗时的，要追踪全部存活的对象，但跟系统并发运行，影响不大）

3）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。

4）混合回收阶段

? ?计算存活对象数量：在并发标记阶段，垃圾收集器会遍历对象图并标记存活对象。这个过程可以帮助G1GC了解每个区域的存活对象数量。
? ?计算回收收益：根据每个区域的存活对象数量，G1GC会计算回收收益，即回收某个区域可以释放多少空间。
? ?选择回收集合：在计算完回收收益后，G1GC会根据预设的暂停时间目标（例如通过-XX:MaxGCPauseMillis参数设置）来选择哪些区域应该被包含在回收集合中。这个过程中，G1GC会优先选择回收收益较高的区域。

? ?这个阶段G1允许多次执行混合回收，也就是说先停止系统工作，执行回收，恢复系统运行，再停止系统运行，再回收，再恢复…这么一个流程。每次回收的间隔是由G1自己控制的，回收执行次数可以通过参数-XX:G1MixedGCCountTarget来设置，这个参数默认回收次数是8次，同时有一个参数-XX:G1HeapWastePercent，默认值是整个堆大小5%，就是说当前回收集合内即将空出来的区域大于整个堆的5%，就会立即停止混合回收了。正常默认回收次数是8次，但是可能到了4次，发现空闲Region大于整个堆的5%，就不会再进行后续回收了。
? ?G1HeapWastePercent参数（默认5%），控制了回收集合内总的region的内存大小，
? ? ? ? ?设置太大，
?? ??? ? ? ? ?则经过可能最多8次后还是达不到条件这个阈值。这可能会导致垃圾回收的暂停时间变长，对应用程序的响应时间产生影响。
? ? ? ? ? ? ? 同时，如果 G1 GC 将这种回收效益不高的 region 也加入到回收集合（CSet）中，虽然能回收一些垃圾，但大部分空间仍然被活动对象占据，该 region 的空间利用率并未显著提高。
? ? ? ? ? ? ? ? ? ?而实际上这些 region 的可回收空间并不多，这就造成了空间的浪费。也导致额外的 CPU 时间被用于回收这些 region
? ? ? ? ? ? ? 如果内存使用效率较低，可能间接导致内存使用率较快达到 IHOP 阈值 ?InitiatingHeapOccupancyPercent,从而导致频繁触发并发标记。
? ? ? ? ?设置太小，
?? ??? ? ? ? ? 导致mixed gc 很快就结束。进而导致很多需要回收的region得不到回收，也会影响内存里利用率。能使堆内存使用率更容易达到 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent（IHOP）阈值，从而触发更频繁的并发标记。
? ? ? ? ? ? ? ? 如果堆空间使用率持续上升，可能会触发 Full GC，从而导致更长的垃圾收集暂停时间。
?? ??? ??? ??? ?
?? ??? ??? ??? ?
? ?如果发现老年代中可回收的对象不足以满足预设的暂停时间目标（由 -XX:MaxGCPauseMillis 参数设置）:
? ?G1 GC 可能会提前结束 Mixed GC 状态，避免不必要的工作，因为继续执行 Mixed GC 可能无法释放足够的空间，却会消耗更多的 CPU 时间。
? ?
? ? ? ? a）通常是指老年代中可以被回收并释放的对象数量不足，也就是说，老年代中的大部分对象都还被程序所使用，无法被回收。
?? ? ? ?b）也可能是短寿命的对象，这些对象在年轻代就被回收了，而长寿命的对象（通常会被分配到老年代）相对较少。?

??当老年代中可回收的对象超过预设的暂停时间，G1 GC 会提前结束 Mixed GC，避免回收时间过长，以尽量满足预设的暂停时间目标。
? 但是，如果经常发生， 这可能导致老年代中未回收的对象增加，从而降低堆内存的使用效率。
? 如果经常出现这种情况，可能需要调整 G1 GC 的配置参数或优化应用代码以减少老年代中的可回收对象。例如，可以增加-XX:G1OldCSetRegionThresholdPercent和-XX:G1HeapWastePercent的值，以允许 G1 GC 在 Mixed GC 阶段回收更多的老年代 Region，或者优化应用代码以减少长寿命对象的生成。
?

对于已经被加入到 Collection Set (CSet) 中的 region，无论它们是年轻代的还是老年代的，G1 GC 都会在当前的 GC 周期中进行回收。?? ?如果没有可回收对象，则直接转YoungGC.

2 ? ? G1GC 新生代是动态的：
-XX:G1NewSizePercent和-XX:G1MaxNewSizePercent，分别为新生代比例的设定数值的下限和上限，默认值分别为5%和60%。G1会根据实际的GC情况(主要是暂停时间)来动态的调整新生代的大小，主要是调整Eden Region的个数。

以下是 G1 GC 动态调整新生代大小的几个重要因素：

暂停时间目标：G1 GC 通过 -XX:MaxGCPauseMillis 参数设置暂停时间目标。为了尽量满足这个目标，G1 GC 可以根据前几次垃圾收集的数据，动态地调整新生代的大小，以影响下一次垃圾收集的暂停时间。

应用程序行为：G1 GC 会根据应用程序的行为，如对象分配速率和对象存活率，动态地调整新生代的大小。对于分配密集型的应用，G1 GC 可能会增大新生代的大小以容纳更多的对象。对于对象存活率高的应用，G1 GC 可能会减小新生代的大小以避免存活对象过多导致的复制成本。

并发标记：G1 GC 会尽量在并发标记阶段结束后立即触发一次 Mixed GC。为了保证并发标记能够在合适的时间结束，G1 GC 会根据堆内存使用率和历史数据，动态地调整新生代的大小。

因此，新生代的动态性是 G1 GC 实现可预测的停顿时间和高吞吐量目标的一个重要方式。