大厂面试题：有了 G1 还需要其他垃圾回收器吗？我教你怎么答
其他的回收器，都是对某个年代的整体收集，收集时间上自然不好控制。G1 把堆切成了很多份，把每一份当作一个小目标，部分上目标很容易达成。
那又有一个面试题来啦：G1 有年轻代和老年代的区分吗？
如图所示，G1 也是有 Eden 区和 Survivor 区的概念的，只不过它们在内存上不是连续的，而是由一小份一小份组成的。
这一小份区域的大小是固定的，名字叫作小堆区（Region）。小堆区可以是 Eden 区，也可以是 Survivor 区，还可以是 Old 区。所以 G1 的年轻代和老年代的概念都是逻辑上的。
每一块 Region，大小都是一致的，它的数值是在 1M 到 32M 字节之间的一个 2 的幂值数。
但假如我的对象太大，一个 Region 放不下了怎么办？注意图中有一块面积很大的黄色区域，它的名字叫作 H
umongous Region，大小超过 Region 50% 的对象，将会在这里分配。
Region 的大小，可以通过参数进行设置：
-XX:G1HeapRegionSize=<N>M
那么，回收的时候，到底回收哪些小堆区呢？是随机的么？
这当然不是。事实上，垃圾最多的小堆区，会被优先收集。这就是 G1 名字的由来。
G1 的垃圾回收过程
在逻辑上，G1 分为年轻代和老年代，但它的年轻代和老年代比例，并不是那么“固定”，为了达到 MaxGCPauseMillis 所规定的效果，G1 会自动调整两者之间的比例。
如果你强行使用 -Xmn 或者 -XX:NewRatio 去设定它们的比例的话，我们给 G1 设定的这个目标将会失效。
G1 的回收过程主要分为 3 类：
（1）G1“年轻代”的垃圾回收，同样叫 Minor GC，这个过程和我们前面描述的类似，发生时机就是 Eden 区满的时候。
（2）老年代的垃圾收集，严格上来说其实不算是收集，它是一个“并发标记”的过程，顺便清理了一点点对象。
（3）真正的清理，发生在“混合模式”，它不止清理年轻代，还会将老年代的一部分区域进行清理。
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在 GC 日志里，这个过程描述特别有意思，（1）的过程，叫作 [GC pause (G1 Evacuation Pause) (young)，而（2）的过程，叫作 [GC pause (G1 Evacuation Pause) (mixed)。Evacuation 是转移的意思，和 Copy 的意思有点类似。
这三种模式之间的间隔也是不固定的。比如，1 次 Minor GC 后，发生了一次并发标记，接着发生了 9 次 Mixed GC。
RSet
RSet 是一个空间换时间的数据结构。
在第 6 课时中，我们提到过一个叫作卡表（Card Table）的数据结构，用来解决跨代引用的问题。RSet 的功能与此类似，它的全称是 Remembered Set，用于记录和维护 Region 之间的对象引用关系。
但 RSet 与 Card Table 有些不同的地方。Card Table 是一种 points-out（我引用了谁的对象）的结构。而 RSet 记录了其他 Region 中的对象引用本 Region 中对象的关系，属于 points-into 结构（谁引用了我的对象），有点倒排索引的味道。
你可以把 RSet 理解成一个 Hash，key 是引用的 Region 地址，value 是引用它的对象的卡页集合。
有了这个数据结构，在回收某个 Region 的时候，就不必对整个堆内存的对象进行扫描了。它使得部分收集成为了可能。
对于年轻代的 Region，它的 RSet 只保存了来自老年代的引用，这是因为年轻代的回收是针对所有年轻代 Region 的，没必要画蛇添足。所以说年轻代 Region 的 RSet 有可能是空的。
而对于老年代的 Region 来说，它的 RSet 也只会保存老年代对它的引用。这是因为老年代回收之前，会先对年轻代进行回收。这时，Eden 区变空了，而在回收过程中会扫描 Survivor 分区，所以也没必要保存来自年轻代的引用。
RSet 通常会占用很大的空间，大约 5% 或者更高。不仅仅是空间方面，很多计算开销也是比较大的。
事实上，为了维护 RSet，程序运行的过程中，写入某个字段就会产生一个 post-write barrier 。为了减少这个开销，将内容放入 RSet 的过程是异步的，而且经过了很多的优化：Write Barrier 把脏卡信息存放到本地缓冲区（local buffer），有专门的 GC 线程负责收集，并将相关信息传给被引用 Region 的 RSet。
参数-XX:G1ConcRefinementThreads 或者 -XX:ParallelGCThreads 可以控制这个异步的过程。如果并发优化线程跟不上缓冲区的速度，就会在用户进程上完成。
具体回收过程
G1 还有一个 CSet 的概念。这个就比较好理解了，它的全称是 Collection Set，即收集集合，保存一次 GC 中将执行垃圾回收的区间（Region）。GC 是在 CSet 中的所有存活数据（Live Data）都会被转移。
了解了上面的数据结构，我们再来简要看一下回收过程。
年轻代回收
年轻代回收是一个 STW 的过程，它的跨代引用使用 RSet 数据结构来追溯，会一次性回收掉年轻代的所有 Region。
JVM 启动时，G1 会先准备好 Eden 区，程序在运行过程中不断创建对象到 Eden 区，当所有的 Eden 区都满了，G1 会启动一次年轻代垃圾回收过程。
年轻代的收集包括下面的回收阶段：
（1）扫描根
根，可以看作是我们前面介绍的 GC Roots，加上 RSet 记录的其他 Region 的外部引用。
（2）更新 RS
处理 dirty card queue 中的卡页，更新 RSet。此阶段完成后，RSet 可以准确的反映老年代对所在的内存分段中对象的引用。可以看作是第一步的补充。
（3）处理 RS
识别被老年代对象指向的 Eden 中的对象，这些被指向的 Eden 中的对象被认为是存活的对象。
（4）复制对象
没错，收集算法依然使用的是 Copy 算法。
在这个阶段，对象树被遍历，Eden 区内存段中存活的对象会被复制到 Survivor 区中空的 Region。这个过程和其他垃圾回收算法一样，包括对象的年龄和晋升，无需做过多介绍。
（5）处理引用
处理 Soft、Weak、Phantom、Final、JNI Weak 等引用。结束收集。
它的大体示意图如下所示。
并发标记（Concurrent Marking）
当整个堆内存使用达到一定比例（默认是 45%），并发标记阶段就会被启动。这个比例也是可以调整的，通过参数-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent 进行配置。
Concurrent Marking 是为 Mixed GC 提供标记服务的，并不是一次 GC 过程的一个必须环节。这个过程和 CMS 垃圾回收器的回收过程非常类似，你可以类比 CMS 的回收过程看一下。具体标记过程如下：
（1）初始标记（Initial Mark）
这个过程共用了 Minor GC 的暂停，这是因为它们可以复用 root scan 操作。虽然是 STW 的，但是时间通常非常短。
（2）Root 区扫描（Root Region Scan）
（3）并发标记（ Concurrent Mark）
这个阶段从 GC Roots 开始对 heap 中的对象标记，标记线程与应用程序线程并行执行，并且收集各个 Region 的存活对象信息。
（4）重新标记（Remaking）
和 CMS 类似，也是 STW 的。标记那些在并发标记阶段发生变化的对象。
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