G1垃圾回收算法的内部结构以"化整为零"的分区思想为核心，将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），每个Region大小通常为1~32MB（2的幂次方），由JVM根据堆大小自动设定 。这种结构打破了传统垃圾回收器对堆内存的固定分代布局，实现了更灵活、高效的内存管理。
一、Region：G1的基本单位
G1将堆内存划分为多个固定大小的Region，每个Region在运行时可动态扮演不同角色：
- E Eden区：存放新创建的对象。
- S Survivor区：存放经过一次Young GC后仍存活的对象。
- O Old区：存放长期存活或从年轻代晋升的对象。
- H Humongous区：专门用于存储大对象（大小超过Region容量一半的对象） 。
例如，在一个4GB堆、Region大小为2MB的配置下，任何超过1MB的对象都会被直接分配到Humongous Region中 。
这种动态角色分配机制使得G1能根据应用行为灵活调整内存布局，避免了传统分代回收器中年轻代与老年代比例固定的僵化问题。
二、关键数据结构与机制
1. Remembered Set（RSet，记忆集）
每个Region都维护一个RSet，用于记录其他Region中对象对该Region的引用关系 。
在进行年轻代回收（Young GC）时，G1无需扫描整个老年代来判断跨代引用，只需扫描RSet中记录的引用即可，极大提升了效率 。
2. Card Table（卡表）
RSet的底层实现依赖于卡表（Card Table）。堆内存被划分为若干个512字节的"卡（Card）"，每个卡对应卡表中的一个字节。当发生跨Region引用时，相应卡被标记为"脏卡（Dirty Card）"，后续通过扫描脏卡来更新RSet 。
可以理解为：Card Table是RSet的数据来源，RSet是G1实现高效跨代引用处理的核心机制。
3. SATB（Snapshot-At-The-Beginning）
在并发标记阶段，为保证标记准确性，G1采用SATB算法。它在标记开始时记录堆的逻辑快照，任何在并发期间被修改或删除的对象引用，都会通过写屏障（Write Barrier）记录到队列中，供最终标记阶段处理，防止漏标 。
4. TAMS（Top at Mark Start）指针
为支持并发标记期间的新对象分配，G1为每个Region设置了两个TAMS指针（Previous和Next），划分出用于记录并发阶段新分配对象的空间。这些对象默认被视为"已存活"，不参与本次标记过程 。
三、回收流程与阶段划分
G1的回收周期主要包括以下阶段：
1. Young GC ：当Eden区满时触发，STW暂停，复制存活对象到Survivor或Old区。
2. 并发标记（Concurrent Marking） ：当堆占用达到阈值（默认45%）时启动，标记整个堆的存活对象。
3. Mixed GC ：在并发标记完成后，优先回收垃圾比例高的Region，包括部分老年代。
4. Full GC：极端情况下（如空间不足或碎片严重）触发，单线程执行，应尽量避免