G1（Garbage-First）垃圾回收器是Java HotSpot虚拟机中的一种高效垃圾收集器，专为大堆内存和多处理器系统设计，旨在提供可预测的停顿时间同时实现高吞吐量 。G1通过将整个堆划分为多个大小相等的区域（Region），每个区域都可以独立地充当Eden空间、Survivor空间或老年代的一部分 。
G1垃圾回收器的主要特点包括：
- 分代收集：G1仍然保留分代的概念，但它通过增量和分步的收集方式，优先回收那些“最有可能”含有垃圾的区域，以减少停顿时间 。
- 增量收集：G1采用增量收集策略，通过预测模型来控制停顿时间，尽可能在用户设定的时间内完成垃圾回收 。
- 并行与并发：G1设计了高效的并行和并发算法，以充分利用多核处理器的优势，提高垃圾回收的效率 。
- 标记-整理算法：G1在老年代使用标记-整理算法来减少内存碎片，而在年轻代则使用复制算法 。
- 停顿时间预测：G1引入了停顿时间预测模型，允许用户设置最大GC停顿时间目标，G1会尽量在这个时间内完成垃圾收集 。
- 自适应性：G1能够根据应用的行为和停顿时间动态调整其参数，优化性能 。
G1的执行流程主要包括年轻代回收（Young GC）和混合回收（Mixed GC）。年轻代回收主要关注年轻代区域的对象，而混合回收则同时涉及年轻代和部分老年代区域的垃圾回收 。在年轻代回收过程中，G1使用记忆集（Remembered Set）和卡表（Card Table）来处理老年代对年轻代的引用问题，确保垃圾回收的正确性和效率 。
G1的内存分配策略也相当灵活，可以根据需要动态调整新生代和老年代的大小，并通过控制新生代的大小参数来优化内存使用 。此外，G1还支持对整个堆里面的String进行并行去重，以及在必要时回收大对象 。
总的来说，G1垃圾回收器通过其独特的设计和算法，在现代Java应用中，尤其是在需要处理大量数据和要求低延迟的场景下，提供了一个高效且可预测的垃圾回收解决方案 。
