G1 回收器值得了解吗？深入剖析 Java GC 第二篇来了

在Java虚拟机（JVM）的性能优化领域，垃圾回收器（GC）的选择直接影响着应用的吞吐量和延迟。随着Java 9将G1（Garbage-First）设为默认垃圾回收器，G1凭借其低延迟、高吞吐量和可预测的停顿时间，成为中大型Java应用的优先选择。本文将带您全面解析G1回收器的核心原理、调优策略以及与CMS的对比差异。

一、G1回收器核心原理剖析

1.1 突破传统的分代模型

G1创新性地采用逻辑分代+物理分区的设计：

• 将堆内存划分为2048个等大的Region（默认）
• 每个Region可动态扮演Eden、Survivor或Old区角色
• 通过Remembered Set记录跨Region引用关系

1.2 Region设计的三大优势

1.3 停顿预测模型工作机制

预测模型算法：
1. 计算每个Region的回收收益（存活对象比例）
2. 根据用户设定的MaxGCPauseMillis（默认200ms）
3. 动态选择最优Region集合进行回收

二、关键调优参数详解

2.1 基础配置参数

• -XX:+UseG1GC：启用G1回收器
• -XX:MaxGCPauseMillis=200：目标最大停顿时间
• -XX:G1ReservePercent=10：预留内存防晋升失败

2.2 混合回收控制

• -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45：触发Mixed GC的堆使用阈值
• -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=65：存活对象占比阈值
• -XX:G1HeapWastePercent=5：可容忍的堆浪费比例

三、G1 vs CMS终极对比

四、实战调优指南

4.1 调优四步法

1. 通过GC日志分析工具（如GCViewer）识别瓶颈
2. 调整堆大小：
   -Xmx4g -Xms4g（建议设置相等值）
3. 优化年轻代比例：
   -XX:G1NewSizePercent=30
   -XX:G1MaxNewSizePercent=60
4. 启用辅助特性：
   -XX:+ParallelRefProcEnabled
   -XX:+UseStringDeduplication

4.2 典型问题排查

• 晋升失败：增加G1ReservePercent
• 混合GC频繁：调整InitiatingHeapOccupancyPercent
• 长时间停顿：检查大对象分配（Humongous Allocation）

五、适用场景建议

优先选择G1的场景：

• 堆内存超过6GB的应用
• 要求停顿时间在200到500ms之间
• 存在大量短期对象的实时系统

对于追求极致低延迟（<10ms）的场景，建议评估ZGC或Shenandoah等新一代回收器。

通过合理配置G1参数，某电商系统在618大促期间实现：

• GC停顿时间从1.2s降至180ms
• 系统吞吐量提升40%
• Full GC次数归零

掌握G1回收器的核心原理和调优方法，将成为应对高并发、大流量场景的利器。建议结合具体业务特点，通过压力测试持续优化GC配置。