g1收集器将堆划分为大小相等的region(1mb~32mb),逻辑分代但物理不连续;通过remembered set精准识别跨区引用,按回收收益优先回收垃圾最多的region,实现可预测停顿;young gc仅处理年轻代region,mixed gc则动态加入高收益老年代region。

G1(Garbage-First)收集器将堆划分为多个大小相等的独立区域(Region),不强制分代,但逻辑上仍保留年轻代和老年代概念;回收时优先选择垃圾最多(即回收收益最高)的 Region,实现可预测停顿时间目标。
Region 的划分方式
G1 将整个 Java 堆划分为若干个固定大小的 Region,每个 Region 通常是 1MB~32MB 之间,具体大小由 JVM 自动决定(基于堆总大小和预设的 Region 数量范围,通常为 2048 个左右)。所有 Region 大小相同,且连续内存被分割后不保证物理相邻。
- 最小 Region 大小为 1MB,最大不超过 32MB,JVM 会根据初始堆大小(-Xms)计算出一个合适的值,例如堆为 4GB 时,Region 大小常为 2MB 或 4MB
- Eden、Survivor、Old、Humongous(大对象区)均由普通 Region 承担,同一类用途的 Region 在逻辑上构成“子集”,但物理位置随机分布
- Humongous Region 用于存放超过半个 Region 大小的对象(如大数组),可能占用一个或多个连续 Region
按需回收的核心机制:Remembered Set(RSet)与回收优先级
G1 不扫描整个老年代,而是靠 Remembered Set 快速识别跨 Region 引用,再结合“回收价值”排序,精准选定待回收 Region。
- 每个 Region 都维护一个 RSet,记录其他 Region 中指向本 Region 的引用(通过写屏障在引用赋值时更新)
- GC 启动前,G1 估算每个 Region 的存活对象大小和回收耗时,计算“回收收益”(即释放空间 / 预估耗时)
- 按收益从高到低排序 Region,优先回收顶部一批 Region,直到满足停顿时间目标(-XX:MaxGCPauseMillis,默认 200ms)
年轻代回收(Young GC)与混合回收(Mixed GC)的区别
年轻代回收只处理 Eden + Survivor 中的 Region;混合回收则在 Young GC 基础上,额外加入部分老年代 Region,由 G1 动态决策哪些老年代 Region “值得回收”。
- Young GC:触发条件是 Eden 区满;仅回收所有 Eden 和部分 Survivor Region,存活对象复制到 Survivor 或晋升到 Old Region
- Mixed GC:当老年代占用达到阈值(-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent,默认 45%)后启动;除年轻代 Region 外,还选入若干老年代 Region(基于 RSet 脏卡数、存活率、回收收益)
- 老年代 Region 是否进入 Mixed GC,取决于其“可回收性”评估结果,不是按地址顺序或年龄轮转,而是完全按需选取
如何观察 Region 行为
开启 GC 日志可验证 Region 划分与回收策略:
- -Xlog:gc*=debug(JDK 10+)或 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseG1GC(旧版)能显示每次 GC 回收了哪些 Region、各 Region 类型及大小
- 日志中可见类似 "Eden regions: 24M(24)->0B(24)" 或 "Old regions: 12M(12)->3M(12)",体现 Region 粒度的回收变化
- 使用 jstat -gc
可查看当前 Eden、Survivor、Old 区域的 Region 数量与使用情况
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