小米来咯！这次咱们聊聊一个 Java 面试中出场率极高的"硬菜"------G1 垃圾回收器（Garbage-First GC） 。作为一名在互联网大厂摸爬滚打了多年的 Java 工程师，我可是亲身见证了从 CMS 到 G1 的演进，也踩过不少 GC 的坑。今天我们就来系统、轻松、故事化地把 G1 GC 讲清楚，既能帮你面试拿下高分，也能让你写代码更安心。
一个真实的"救火"故事：我和 G1 GC 的第一次亲密接触
那是三年前的一个深夜，线上交易系统突然响应变慢，甚至偶尔还有超时报警。我刚洗完澡准备睡觉，领导电话就打了过来："小米，赶紧上来看一下，线上服务抖得厉害，GC 时间飙上去了！"
我一登录，jstat 一查，果不其然：Full GC 十几秒一次，每次暂停 5~6 秒，简直是大型事故现场。我们的老服务还在用 CMS，那会儿堆内存给到了 20G，GC 时老年代碎片太多，导致频繁 Full GC，系统抖得不行。
我当时果断切换到了 G1 GC，经过一番配置调优，系统瞬间稳定了。从那以后，我就成了 G1 的死忠粉。
G1 GC 是什么？它想解决什么问题？
我们先来看看 G1 是为了解决谁的问题而生的。
在 G1 出现之前，老牌的 CMS GC 用得很多，但 CMS 有三个致命缺陷：
- 无法整理内存碎片：老年代回收后留下的碎片可能导致Promotion Failed。
- 并发阶段复杂：容易触发Concurrent Mode Failure，最终退化成 Full GC。
- GC 时间不可控：无法精准控制每次停顿的时间。
而 G1 GC 就是为了解决这些问题而诞生的。
它的名字就很有意思：Garbage-First，意思是"优先回收垃圾多的地方"。听起来是不是有点像那个只抓重点抄作业的聪明同学？
G1 GC 的内存布局：Region 来了！
传统的堆内存分为：年轻代（Young）+ 老年代（Old） ，其中年轻代又分 Eden 和 Survivor，但 G1 的结构有了重大改变。
G1 把整个堆划分成了若干个大小相同的 Region（比如 1~32MB 一个块），每个 Region 可以承担不同的角色：
- Eden Region：存放新对象
- Survivor Region：幸存者对象
- Old Region：晋升的老对象
- Humongous Region：专门放"大对象"（超过 50% Region 大小）
这种设计有啥好处？灵活！不再像 CMS 一样"前一块儿是年轻代，后一块儿是老年代"，而是可以动态调整内存使用。
G1 GC 的核心流程：四步走
G1 的 GC 类型主要有四种：Young GC、Mixed GC、Full GC、Concurrent Cycle。核心流程分为以下四步：
- Young GC（年轻代收集）
和其他 GC 类似，G1 每次 Minor GC 时只收 Eden 区域，把幸存对象复制到 Survivor 或晋升到 Old。暂停时间短，效率高。
- Concurrent Marking（并发标记阶段）
当老年代使用率达到一定阈值（比如 45%）时，G1 会启动一次"并发标记"：
- 初始标记：STW（Stop The World），标记 GC Roots 可达对象
- 并发标记：不 STW，扫描整个堆，识别出存活对象
- 最终标记：STW，处理 RSet 更新
- 筛选回收：确定要回收哪些 Region，准备 Mixed GC
- Mixed GC（混合收集）
这是 G1 最"聪明"的一招！不像 CMS 只能收年轻代，G1 会同时收回年轻代和部分老年代中的高回收收益 Region。
通过精细控制 Region 的选择，G1 可以让 GC 更加高效，而且 暂停时间可控（这是面试高频点！）。
- Full GC（最后的杀招）
当 G1 实在没招了，比如 Humongous 对象太多，GC 压力过大，它会触发 Full GC。这个过程依然是 STW，而且比 CMS 快，但我们要尽量避免它。
G1 GC 的最大亮点：暂停时间可控
这是 G1 最吸引面试官的点：可以指定最大停顿时间（Pause Time Goal） ！
比如：
-XX:MaxGCPauseMillis=200
意思是：我希望每次 GC 暂停不超过 200 毫秒。G1 会努力达成这个目标（但不能百分百保证）。
它通过预估 GC 成本、回收收益，来"聪明地"选择回收哪些 Region，从而在性能和响应之间找平衡。
那些你可能忽略的 G1 黑科技
1、Remembered Set（RSet）
G1 不再像 CMS 那样全扫描，而是维护一个每个 Region 的"指针引用表"，可以只扫描必要的区域，减少开销。
2、Card Table + SATB 写屏障
为了支持并发标记，G1 引入了快照式读屏障（Snapshot-At-The-Beginning） ，配合 Card Table 实现对引用的精确跟踪。
3、Humongous Object 分配优化
G1 会优先处理大对象，但如果大对象太多，容易触发 Full GC。可以通过调整 -XX:G1HeapRegionSize 和 -XX:G1HeapWastePercent 来优化。
常见 G1 GC 面试问题梳理（建议收藏）
- G1 和 CMS 的本质区别是什么？
- G1 如何实现暂停时间可控？
- G1 的内存结构为什么要划分为 Region？
- G1 如何解决 CMS 的内存碎片问题？
- G1 为什么 Mixed GC 是重点？
- 什么是 Remembered Set？SATB 是干嘛的？
- G1 是不是就不需要 Full GC？
- G1 的调优参数有哪些关键的？
总结：为什么我推荐使用 G1 GC？
G1 不是银弹，但它适合这些场景：
- 堆内存大于 4GB 的应用
- 对响应时间有要求（暂停时间敏感）
- 容易出现 CMS 碎片、Concurrent Mode Failure 的服务
从 Java 9 开始，G1 就成了默认 GC，说明它的稳定性已经得到了社区认可。
彩蛋时间：一条最能让你面试加分的 G1 表述
"G1 是一种面向服务端的大内存垃圾回收器，它通过将堆划分为 Region，实现并发标记+分代回收，支持用户设定最大停顿时间，从而在吞吐量与响应时间之间取得平衡。"
看到没？这一段背下来，保证面试官心里暗暗点赞！
END
好了，今天的分享就到这啦，G1 GC 虽然底层原理不少，但只要我们理清"Region + Mixed GC + Pause Control"这三大核心，就已经掌握了它的 80%！
你还想听我讲哪个 GC？ZGC？Shenandoah？留言区告诉我呀～
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