JVM(九) JDK8 G1 (Garbage-First)

G1 GC（Garbage-First）：

JDK7u4 正式可用，JDK8 完善，作为可选低停顿 GC，替代 CMS 路线
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1. 设计核心思想
   G1 = Garbage-First，面向低停顿、可预测 STW
   打破传统新生代 / 老年代物理隔离，把整个堆划分为大小相等的 Region（默认 1M~32M）：
   1.1 Eden Region、Survivor Region、Old Region、Humongous Region（大对象区）
	   回收策略：优先回收垃圾最多的 Region，用最小 STW 换取最大内存释放。
2. G1 完整回收阶段（JDK8 版本）
   2.1 年轻代回收（Young GC）
	   并行回收所有 Eden 区，存活对象复制到 Survivor，轻量 STW，停顿短；
   2.2 并发标记周期（Concurrent Marking）
	   和应用线程并发执行，标记老年代存活对象，短暂 STW 仅出现在初始标记、重新标记；
   2.3混合回收（Mixed GC）
	  并发标记完成后，挑选垃圾最多的若干 Old Region + 全部 Eden 一起回收，逐步清理老年代，避免一次性 Full GC；
   2.4紧急 Full GC：内存耗尽、并发标记未完成时触发，单线程回收，停顿极长（JDK8 G1 最大痛点）
3. G1 对比 Parallel GC 的核心优势
   3.1 可预测 GC 停顿
       参数 -XX:MaxGCPauseMillis=200 硬约束单次 STW 上限，G1 会控制每次回收 Region 数量，在线业务延迟可控；
   3.2.分块局部回收，不用整堆扫描，大堆（8G~32G）停顿远低于 Parallel GC；
   3.3 逐步清理老年代，大幅降低 Full GC 触发频率；
   3.4 原生支持 Humongous 大对象分区，减少大对象分配碎片；
   3.5 并发标记和业务线程并行，CPU 空闲时间利用充分；
   3.6 适合互联网微服务、接口服务、高并发 IO 业务。
4. G1 自身短板（对比后续 JDK17/21 ZGC、分代 ZGC、Shenandoah）
   4.1 并发标记阶段存在开销
	   并发标记占用额外 CPU，纯 CPU 密集批处理场景，吞吐量不如 Parallel GC；
   4.2 仍会发生长时间 STW Full GC
	   JDK8 G1 并发标记如果速度跟不上对象分配速度，堆内存快速占满，会触发单线程 Full GC，停顿比 Parallel GC 更差；
   4.3 内存开销更高
	   需要维护每个 Region 的标记、存活统计、记忆集 Remembered Set，堆外内存占用高于 Parallel GC；
   4.4 压缩机制局限
	   混合回收只清理部分老年代 Region，长期运行仍会产生老年代碎片，大对象分配依然可能触发 Full GC；
   4.5 大堆极致低延迟能力不足
	   32G 以上超大堆，G1 混合回收停顿会逐步抬升，无法做到亚毫秒级停顿；
   4.6 没有分代并发优化
	   JDK8 G1 不分代并发标记，老年代越多，并发标记周期越长；JDK21 分代 ZGC 彻底解决该问题。
5. G1 调优关键经验
   5.1 MaxGCPauseMillis 不要设小于 50ms，会频繁 GC 吞吐暴跌
   5.2 InitiatingHeapOccupancyPercent 默认 45，堆 > 8G 可调至 35 提前并发标记
   5.3 出现 FullGC：排查内存泄漏、大对象、元空间溢出、堆外内存溢出