G1，最大的特点是什么，标记位图，卡表卡页，SATB又分别是什么？

G1 垃圾收集器的核心特点与关键技术解析

一、G1（Garbage-First）的最大特点

G1 是 JDK 9 及之后版本的默认垃圾收集器，其核心设计目标是 高吞吐量 与 可预测的低停顿时间（STW）。最大特点总结为以下四点：

1. Region 化内存布局

   • 将堆划分为多个大小相等的 Region（默认 2048 个，每个 Region 大小为 1MB~32MB），每个 Region 可以是 Eden、Survivor、Old 或 Humongous（大对象）类型。
   • 物理不分代，逻辑分代：通过动态分配 Region 类型实现分代逻辑，避免传统分代收集器的内存碎片问题。

2. 可预测的停顿模型

   • 通过 停顿时间目标（-XX:MaxGCPauseMillis，默认 200ms）控制垃圾回收时间。
   • 每次回收优先选择 垃圾比例最高（Garbage-First）的 Region 进行回收，确保在有限时间内回收最多垃圾。

3. 并发与并行结合的回收机制

   • 并发标记：与应用程序线程并发执行，标记存活对象。
   • 并行回收：多线程并行清理垃圾 Region。

4. 混合回收模式

   • 结合 Young GC 和 Mixed GC：
     • Young GC：回收 Eden 和 Survivor Region。
     • Mixed GC：在 Young GC 后，选择性回收 Old Region（基于设定的停顿时间）。

二、关键技术细节

1. 标记位图（Mark Bitmap）

• 作用：在并发标记阶段记录对象的存活状态。
• 实现原理：
  • 每个 Region 对应一个 位图（Bitmap），每个位（bit）代表 Region 内一个对象的存活状态（1 为存活，0 为可回收）。
  • 通过位图快速定位存活对象，避免全堆扫描。
• 优势：内存占用小（位图压缩存储），支持快速标记与清理。

2. 卡表（Card Table）与卡页（Card Page）

• 卡表的作用：记录跨代引用，优化垃圾回收的扫描范围。
  • 传统分代 GC 中，老年代对象可能引用新生代对象（跨代引用）。为避免全堆扫描，卡表标记这些引用所在的区域。
• 卡页（Card Page）：
  • 堆内存按固定大小（如 512B）划分为卡页，卡表中每个条目（卡页）记录对应内存块是否被修改。
  • 当老年代对象写入新生代对象的引用时，写屏障（Write Barrier） 会标记对应卡页为脏（Dirty）。
• G1 中的卡表优化：
  • G1 通过卡表快速定位跨 Region 引用，减少扫描范围。
  • 在 Mixed GC 阶段，仅需扫描被标记为脏的卡页，提升效率。

3. SATB（Snapshot-At-The-Beginning）

• 问题背景：在并发标记阶段，应用程序可能修改对象引用关系，导致标记结果不准确（例如：已标记的对象变为垃圾）。
• SATB 的核心思想：
  • 在并发标记开始时，对堆中存活对象建立一个 逻辑快照。
  • 即使对象在标记过程中变为垃圾，仍被视为存活，确保本轮标记的正确性。
• 实现机制：
  • 写屏障 + SATB 队列：当对象引用被修改时（如 a.x = b），原始引用（a.x 的旧值）会被记录到 SATB 队列。
  • 并发标记结束后，需处理 SATB 队列中的残留引用，避免漏标。
• 优点：避免漏标（对象被错误回收），但可能产生 浮动垃圾（需在下一次 GC 回收）。

三、G1 与其他收集器的对比

四、G1 调优关键参数

1. 基础配置：

   • -XX:+UseG1GC：启用 G1。
   • -XX:MaxGCPauseMillis=200：设定最大停顿时间目标。
   • -XX:G1HeapRegionSize=32M：设置 Region 大小（需为 2 的幂）。

2. 并发标记优化：

   • -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45：触发并发标记的老年代占用阈值。
   • -XX:G1ReservePercent=10：预留空闲 Region 比例，避免晋升失败。

3. 混合回收控制：

   • -XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=85：仅回收存活对象低于 85% 的 Old Region。
   • -XX:G1MixedGCCountTarget=8：混合 GC 最多执行次数。