在 JVM 垃圾回收器的演进中，G1 相比 CMS 主要改进了哪些方面？请从停顿时间控制、内存布局、并发标记和回收效率等角度说明。
考察说明
考查对 JVM 垃圾回收器演进中 G1 与 CMS 设计差异的理解。
回答思路
- 【回答框架 1】G1 将堆划分为多个大小相等的 Region，并引入分代思想（Eden、Survivor、Old 均为 Region 集合），而 CMS 使用连续的年轻代和老年代物理空间，这是两者最根本的布局差异。
- 【回答框架 2】停顿控制方面，G1 通过维护全局的 RSet 记录跨 Region 引用，并结合启发式算法（根据回收收益和成本）优先回收垃圾最多的 Region（Garbage First），可预测停顿时间，通过 -XX:MaxGCPauseMillis 设定目标；CMS 则不提供停顿预测，主要目标是缩短并发标记阶段的停顿，但最终标记阶段仍会产生较长的 STW。
- 【回答框架 3】并发标记与回收：CMS 在并发标记后直接清理老年代（标记-清除），不压缩内存，可能导致碎片化，最终退化为 Serial Old 进行 Full GC；G1 在并发标记后通过复制算法将存活对象复制到新 Region，实现压缩整理，避免碎片化，且整体回收的吞吐量更可控。
- 【回答框架 4】实现机制上，G1 使用 SATB（Snapshot-At-The-Beginning）算法进行并发标记，相比 CMS 的增量更新算法更简单、更高效，且减少了写屏障的复杂度；G1 的 RSet 维护成本较高，但通过精细化管理和年轻代回收（Young GC）的并行化，显著降低了单次停顿时长。
- 【回答框架 5】适用场景上，G1 适合大堆且对停顿时间敏感的应用，可同时处理年轻代和老年代回收；CMS 更适合小堆且老年代回收需求较少的场景，但在 Java 8 之后官方已弃用 CMS，推荐迁移至 G1 或 ZGC。综合来看，G1 在可预测性、碎片整理和吞吐量平衡上全面优于 CMS。
- 【关键点 1】G1 使用 Region 化内存布局，CMS 使用连续物理分区。
- 【关键点 2】G1 通过回收收益优先（Garbage First）实现可预测停顿，CMS 无停顿目标控制。
- 【关键点 3】G1 在回收过程中压缩整理堆，避免碎片化；CMS 只标记清理，易碎片化退化 Full GC。
- 【关键点 4】G1 采用 SATB 标记，CMS 采用增量更新，前者实现更简单。
- 【关键点 5】G1 适用于大堆停顿敏感场景，CMS 已废弃并建议迁移至 G1 或 ZGC。
- 【易错点 1】G1 的 RSet 维护开销较大，在部分场景下可能增加内存占用和回收成本，不能简单认为 G1 绝对优于 CMS。
- 【易错点 2】G1 的停顿时间目标只是软目标，极端情况下可能超时，并非硬保证。
- 【易错点 3】CMS 的并发失败会触发 Full GC，G1 同样存在 Full GC（如巨型对象分配失败），不能误以为 G1 完全避免 Full GC。