垃圾收集器

如果說收集算法是內(nèi)存回收的方法論， 那垃圾收集器就是內(nèi)存回收的實(shí)踐者舌劳⊙薪校《Java虛擬機(jī)規(guī)范》 中對(duì)垃圾收集器應(yīng)該如何實(shí)現(xiàn)并沒有做出任何規(guī)定， 因此不同的廠商关面、 不同版本的虛擬機(jī)所包含的垃圾收集器都可能會(huì)有很大差別坦袍， 不同的虛擬機(jī)一般也都會(huì)提供各種參數(shù)供用戶根據(jù)自己的應(yīng)用特點(diǎn)和要求組合出各個(gè)內(nèi)存分代所使用的收集器。

1.Serial收集器

Serial收集器是最基礎(chǔ)等太、 歷史最悠久的收集器捂齐， 曾經(jīng)（在JDK 1.3.1之前） 是HotSpot虛擬機(jī)新生代收集器的唯一選擇。大家只看名字就能夠猜到澈驼， 這個(gè)收集器是一個(gè)單線程工作的收集器辛燥， 但它的“單線程”的意義并不僅僅是說明它只會(huì)使用一個(gè)處理器或一條收集線程去完成垃圾收集工作， 更重要的是強(qiáng)調(diào)在它進(jìn)行垃圾收集時(shí)缝其， 必須暫停其他所有工作線程挎塌， 直到它收集結(jié)束。

“Stop The World”這個(gè)詞語也許聽起來很酷内边， 但這項(xiàng)工作是由虛擬機(jī)在后臺(tái)自動(dòng)發(fā)起和自動(dòng)完成的榴都， 在用戶不可知、 不可控的情況下把用戶的正常工作的線程全部停掉漠其， 這對(duì)很多應(yīng)用來說都是不能接受的嘴高。讀者不妨試想一下竿音， 要是你的電腦每運(yùn)行一個(gè)小時(shí)就會(huì)暫停響應(yīng)五分鐘， 你會(huì)有什么樣的心情拴驮？

下圖體現(xiàn)了Serial/Serial Old收集器的運(yùn)行過程 ：

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對(duì)于“Stop The World”帶給用戶的惡劣體驗(yàn)春瞬， 早期HotSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)者們表示完全理解， 但也同時(shí)表示非常委屈：“你媽媽在給你打掃房間的時(shí)候套啤， 肯定也會(huì)讓你老老實(shí)實(shí)地在椅子上或者房間外待著宽气， 如果她一邊打掃， 你一邊亂扔紙屑潜沦， 這房間還能打掃完萄涯？”這確實(shí)是一個(gè)合情合理的矛盾， 雖然垃圾收集這項(xiàng)工作聽起來和打掃房間屬于一個(gè)工種唆鸡， 但實(shí)際上肯定還要比打掃房間復(fù)雜得多涝影！

從JDK 1.3開始， 一直到現(xiàn)在最新的JDK 13争占， HotSpot虛擬機(jī)開發(fā)團(tuán)隊(duì)為消除或者降低用戶線程因垃圾收集而導(dǎo)致停頓的努力一直持續(xù)進(jìn)行著燃逻， 從Serial收集器到Parallel收集器， 再到Concurrent Mark Sweep（CMS） 和Garbage First（G1） 收集器臂痕， 最終至現(xiàn)在垃圾收集器的最前沿成果Shenandoah和ZGC 等唆樊， 我們看到了一個(gè)個(gè)越來越構(gòu)思精巧， 越來越優(yōu)秀刻蟹， 也越來越復(fù)雜的垃圾收集器不斷涌現(xiàn)， 用戶線程的停頓時(shí)間在持續(xù)縮短嘿辟， 但是仍然沒有辦法徹底消除（這里不去討論RTSJ中的收集器） 舆瘪， 探索更優(yōu)秀垃圾收集器的工作仍在繼續(xù)。

對(duì)于單核處理器或處理器核心數(shù)較少的環(huán)境來說红伦， Serial收集器由于沒有線程交互的開銷英古， 專心做垃圾收集自然可以獲得最高的單線程收集效率。在用戶桌面的應(yīng)用場(chǎng)景以及近年來流行的部分微服務(wù)應(yīng)用中昙读， 分配給虛擬機(jī)管理的內(nèi)存一般來說并不會(huì)特別大召调， 收集幾十兆甚至一兩百兆的新生代（僅僅是指新生代使用的內(nèi)存， 桌面應(yīng)用甚少超過這個(gè)容量） 蛮浑， 垃圾收集的停頓時(shí)間完全可以控制在十幾唠叛、 幾十毫秒， 最多一百多毫秒以內(nèi)沮稚， 只要不是頻繁發(fā)生收集艺沼， 這點(diǎn)停頓時(shí)間對(duì)許多用戶來說是完全可以接受的。所以蕴掏，Serial收集器對(duì)于運(yùn)行在客戶端模式下的虛擬機(jī)來說是一個(gè)很好的選擇障般。

2.ParNew收集器

在過去多年里调鲸，假設(shè)沒有最新的G1垃圾回收器的話，通常線上系統(tǒng)都是ParNew垃圾回收器作為新生代的垃圾回收器挽荡，當(dāng)然現(xiàn)在即使有了G1藐石，其實(shí)很多線上系統(tǒng)還是用的ParNew。

我們運(yùn)行在服務(wù)器上的Java系統(tǒng)定拟，其實(shí)可以充分利用服務(wù)器的多核CPU資源的優(yōu)勢(shì)于微，比如通常服務(wù)器配置為4核CPU，如果我們使用Serial收集器單線程進(jìn)行垃圾回收办素，是沒有充分利用我們的CPU資源的角雷。如下圖：

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根據(jù)上圖我們也可以看出，當(dāng)系統(tǒng)程序停止運(yùn)行后性穿，僅一個(gè)垃圾回收線程在工作勺三，這個(gè)時(shí)候的多核CPU資源沒有得到充分利用，因此我們的ParNew垃圾回收器主打的就是多線程垃圾回收機(jī)制需曾，除了同時(shí)使用多條線程進(jìn)行垃圾收集之外吗坚， 其余的行為包括Serial收集器可用的所有控制參數(shù)（例如：-XX：SurvivorRatio、 -XX：PretenureSizeThreshold呆万、 -XX：HandlePromotionFailure等） 商源、 收集算法、 Stop The World谋减、 對(duì)象分配規(guī)則牡彻、 回收策略等都與Serial收集器完全一致， 在實(shí)現(xiàn)上這兩種收集器也共用了相當(dāng)多的代碼出爹。

ParNew收集器的運(yùn)行圖如下：

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ParNew收集器一旦在合適的時(shí)機(jī)執(zhí)行Minor GC的時(shí)候庄吼，就會(huì)把系統(tǒng)程序的工作線程全部停掉，禁止程序繼續(xù)運(yùn)行創(chuàng)建新的對(duì)象严就，然后通過分配多個(gè)線程（理論上4核CPU可以支持4個(gè)垃圾回收線程并行執(zhí)行）進(jìn)行垃圾回收工作总寻，提升性能，如下圖：

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當(dāng)我們開發(fā)時(shí)想要系統(tǒng)指定使用ParNew垃圾回收器梢为，通過直接指定JVM參數(shù)：“-XX：+UseParNewGC”即可渐行。默認(rèn)情況下，垃圾回收的線程數(shù)量跟我們的CPU的核數(shù)是一致的铸董，比如我們線上機(jī)器是8核CPU祟印，那么我們垃圾回收器對(duì)應(yīng)的線程數(shù)量也可以達(dá)到8個(gè)。當(dāng)然我們也可以手動(dòng)修改線程數(shù)量：“-XX：ParallelGCThreads”參數(shù)即可袒炉。（建議一般不要修改旁理，除非涉及到一些內(nèi)存優(yōu)化，后續(xù)我們?cè)俳Y(jié)合案例講解）

小結(jié)

本篇文章先給大家介紹下我們的兩個(gè)基礎(chǔ)核心垃圾收集器我磁，后續(xù)將繼續(xù)為大家介紹CMS垃圾收集器以及G1收集器的工作原理孽文。