JVM垃圾收集器

image

新生代收集器

新生代均采用 復(fù)制 算法來(lái)回收內(nèi)存累驮。

Serial 收集器

最基本的樊拓、發(fā)展歷史最悠久的單線(xiàn)程的收集器。在進(jìn)行垃圾收集時(shí)坟桅，必須暫停其它所有的工作線(xiàn)程（Stop The World）页屠，直到它收集結(jié)束纵穿。它是 JVM 運(yùn)行在 Client 模式下的默認(rèn)新生代收集器，它比其它單線(xiàn)程的收集器更簡(jiǎn)單收毫、更高效攻走∫罂保可與 CMS 收集器 配合工作。

ParNew 收集器

Serial 收集器 的多線(xiàn)程版本昔搂。它是許多運(yùn)行在 Server 模式下的虛擬機(jī)首選的新生代收集器玲销，在使用 -XX:+UseConcMarkSweepGC 選項(xiàng)后的默認(rèn)新生代收集器，也可以通過(guò) -XX:+UseParNewGC 選項(xiàng)強(qiáng)制指定它摘符。它除了是多線(xiàn)程收集之外贤斜，其它和 Serial 收集器 基本一樣，它默認(rèn)開(kāi)啟的收集線(xiàn)程數(shù)與 CPU 的數(shù)量相同逛裤，在 CPU 非常多的環(huán)境下瘩绒，可通過(guò) -XX:ParallelGCThreads 參數(shù)限制垃圾收集的線(xiàn)程數(shù)〈澹可與 CMS 收集器 配合工作锁荔。

Parallel Scavenge 收集器

并行的多線(xiàn)程收集器，它的目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可控的吞吐量（吞吐量是 CPU 用于運(yùn)行用戶(hù)代碼的時(shí)間與 CPU 總消耗時(shí)間的比值）蝙砌。

 吞吐量 ＝ 運(yùn)行用戶(hù)代碼的時(shí)間 ／ (運(yùn)行用戶(hù)代碼的時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間)

高吞吐量可以高效的利用 CPU 時(shí)間阳堕，盡快的完成程序的運(yùn)算任務(wù)，主要適合在后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的任務(wù)拍霜。Parallel Scavenge 收集器 提供了兩個(gè)參數(shù)用于精確控制吞吐量： -XX:MaxGCPauseMillis 和 -XX:GCTimeRatio嘱丢。

最大垃圾收集停頓時(shí)間：-XX:MaxGCPauseMillis

允許一個(gè)大于0的毫秒數(shù)，收集器將盡可能保證內(nèi)存回收花費(fèi)時(shí)間不超過(guò)這個(gè)設(shè)定的值祠饺，它是以犧牲吞吐量和新生代空間來(lái)縮短 GC 停頓時(shí)間的越驻。

吞吐量大小：-XX:GCTimeRatio

允許一個(gè)大于0且小于100的整數(shù)道偷，垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比率缀旁。

GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)參數(shù)：-XX:+UseAdaptiveSizePolicy

這是一個(gè)開(kāi)關(guān)參數(shù)，當(dāng)它打開(kāi)后勺鸦，就不需要手動(dòng)指定新生代的大胁⑽　（-Xmn），Eden 與 Survivor 區(qū)的比例（-XX:SurvivorRatio）换途、晉升老年代對(duì)象年齡（-XX:PretenureSizeThreshold）等細(xì)節(jié)參數(shù)了懊渡，虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或最大的吞吐量军拟。

老年代收集器

老年代采用 標(biāo)記－整理 或 標(biāo)記－清除 算法來(lái)回收內(nèi)存剃执。

Serial Old 收集器

它是 Serial 收集器 的老年代版本，也是一個(gè)單線(xiàn)程收集器懈息，使用 標(biāo)記－整理 算法肾档。這個(gè)收集器的主要意義也是在于給 Client 模式下的虛擬機(jī)使用，如果是在 Server 模式下，那么它主要還有兩大用途：

在 JDK1.5 以及之前版本中與 Parallel Scavenge 收集器 搭配使用怒见。
作為 CMS收集器 的后備預(yù)案俗慈，在并發(fā)收集發(fā)生 Concurrent Mode Failure 時(shí)使用。

Parallel Old 收集器

它是 Parallel Scavenge 收集器 的老年代版本遣耍，使用多線(xiàn)程和 標(biāo)記－整理 算法闺阱。

CMS 收集器（Concurrent Mark Sweep）

它是一種并發(fā)的、以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器配阵，使用 標(biāo)記－清除 算法實(shí)現(xiàn)的馏颂。運(yùn)行過(guò)程較為復(fù)雜示血，整個(gè)過(guò)程分為4個(gè)步驟：

初始標(biāo)記（CMS Initial Marking）
并發(fā)標(biāo)記（CMS Concurrent marking）
重新標(biāo)記（CMS ReMarking）
并發(fā)清除（CMS Concurrent Sweep）

初始標(biāo)記棋傍、重新標(biāo)記仍需要暫停其它所有的工作線(xiàn)程，初始標(biāo)記僅僅只是標(biāo)記一下 GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象难审，速度很快瘫拣。并發(fā)標(biāo)記階段就是進(jìn)行 GC Roots 的可達(dá)性分析過(guò)程，而重新標(biāo)記階段則是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶(hù)線(xiàn)程繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄告喊，這個(gè)階段的停頓時(shí)間一般會(huì)比初始標(biāo)記階段稍長(zhǎng)一些麸拄，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記的時(shí)間短。CMS 收集器 存在3個(gè)明顯的缺點(diǎn)：

CMS收集器 會(huì)占用一部分線(xiàn)程而導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢黔姜，總吞吐量會(huì)降低拢切。CMS 默認(rèn)啟功的回收線(xiàn)程數(shù)是(CPU數(shù)量＋ 3)／ 4 ，相當(dāng)于當(dāng) CPU 在4個(gè)以上時(shí)秆吵，并發(fā)回收時(shí)垃圾收集線(xiàn)程不少于 25% 的 CPU 資源淮椰，并隨著 CPU 數(shù)量的增加而下降。當(dāng) CPU 不足4個(gè)時(shí)纳寂，CMS 對(duì)用戶(hù)線(xiàn)程的影響就可能變得更大主穗。
CMS收集器 無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾，可能出現(xiàn) Concurrent Mode Failure 失敗而導(dǎo)致另一次 Full GC 的產(chǎn)生毙芜。由于 CMS 并發(fā)清除階段用戶(hù)線(xiàn)程還在運(yùn)行著忽媒，伴隨程序運(yùn)行自然就還會(huì)有新的垃圾不斷產(chǎn)生，這一部分垃圾出現(xiàn)在標(biāo)記過(guò)程之后腋粥，CMS 無(wú)法在當(dāng)次收集中處理掉它們晦雨，只好留在下一次 GC 時(shí)再清理掉，這一部分垃圾就稱(chēng)為浮動(dòng)垃圾隘冲。
由于 CMS收集器 使用的是 標(biāo)記－清除 算法闹瞧，所以垃圾回收后會(huì)產(chǎn)生大量的空間碎片。CMS 提供 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 的開(kāi)關(guān)參數(shù)（默認(rèn)開(kāi)啟）对嚼，用于在 CMS 收集器頂不住要進(jìn)行 Full GC 時(shí)開(kāi)啟內(nèi)存碎片的合并整理過(guò)程夹抗，這個(gè)過(guò)程是無(wú)法并發(fā)執(zhí)行的，雖然空間碎片沒(méi)了纵竖，但是停頓時(shí)間不得不變長(zhǎng)漠烧。

全干工程師：G1收集器

G1收集器 是當(dāng)今收集器技術(shù)發(fā)展的最前沿成果之一杏愤。

上面所介紹的收集器，都只是負(fù)責(zé) Java堆 中的一部分內(nèi)存（新生代或老年代）已脓，而 G1 就不同了珊楼，它全干。
G1 將整個(gè) Java堆 劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region）度液，雖然還保留有新生代和老年代的概念厕宗，但是這兩部分內(nèi)存不再是物理隔離的，它們都是一部分不需要連續(xù)的 Region 的集合了堕担。

具備的特點(diǎn)：

并行與并發(fā)：G1 能充分利用多 CPU 已慢、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì)，使用多個(gè) CPU 來(lái)縮短 Stop The World 的停頓時(shí)間霹购。
分代收集（全干工程師）：G1 可以不需要與其它收集器配合就能獨(dú)立管理整個(gè) GC堆佑惠，根據(jù) 分代收集 的概念采用不同的方式去處理。
空間整合：基于 標(biāo)記－整理 和 復(fù)制 算法齐疙，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片膜楷。
可預(yù)測(cè)的停頓：G1 可以建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型，將垃圾收集消耗的時(shí)間限制在一定的時(shí)間內(nèi)贞奋。

可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型

G1 之所以能夠建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型赌厅，是因?yàn)樗梢杂杏?jì)劃的避免在整個(gè) Java堆 中進(jìn)行全區(qū)域的垃圾收集。G1 通過(guò)跟蹤各個(gè) Region 里面的內(nèi)存堆積的價(jià)值大薪嗡（回收所獲得的空間大小以及回收所需時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)值）特愿，在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先回收隊(duì)列，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間催训，優(yōu)先回收價(jià)值最大的 Region洽议。這種使用 Region 劃分內(nèi)存空間以及有優(yōu)先級(jí)的區(qū)域回收方式，保證了 G1 收集器在有限的時(shí)間內(nèi)可以獲取盡可能高的收集效率漫拭。

避免全堆掃描且保證準(zhǔn)確性

在 G1 收集器中亚兄，Region 之間的對(duì)象引用以及其它收集器中的新生代與老年代之間的對(duì)象引用，虛擬機(jī)都是使用 Remembered Set 來(lái)避免全堆掃描的采驻。G1 中的每一個(gè) Region 都有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的 Remembered Set审胚，在對(duì) Reference 類(lèi)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作的時(shí)間，虛擬機(jī)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)屏障暫時(shí)中斷寫(xiě)操作礼旅，然后檢查這個(gè)引用的對(duì)象是否處于不同的 Region 之中膳叨，如果是，就會(huì)通過(guò) CardTable 把相關(guān)引用信息記錄到被引用對(duì)象所屬的 Region 的 Remembered Set 中痘系。當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存回收時(shí)菲嘴，在 GC Roots 的枚舉范圍內(nèi)加入 Remembered Set 即可保證不對(duì)全堆掃描也不會(huì)有遺漏。

G1運(yùn)行過(guò)程

如果不計(jì)算維護(hù) Remembered Set 的操作，G1 收集器的運(yùn)行過(guò)程大致可以分為4個(gè)步驟：

初始標(biāo)記（G1 Initial Marking）
并發(fā)標(biāo)記（G1 Concurrent Marking）
最終標(biāo)記（G1 Final Marking）
篩選回收（G1 Live Data Counting And Evacuation）

初始標(biāo)記階段只是簡(jiǎn)單的標(biāo)記一下 GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象龄坪，并且修改TAMS（Next Top At Mark Start）的值昭雌，讓下一階段用戶(hù)程序并發(fā)運(yùn)行時(shí)，能在正確可用的 Region 中創(chuàng)建新對(duì)象健田，這個(gè)階段需要停頓線(xiàn)程烛卧，但耗時(shí)很短。并發(fā)標(biāo)記階段也是進(jìn)行 GC Roots 的可達(dá)性分析過(guò)程妓局，耗時(shí)很長(zhǎng)但是可與用戶(hù)程序一起工作总放。最終標(biāo)記階段是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶(hù)線(xiàn)程繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，虛擬機(jī)將這段時(shí)間對(duì)象變化記錄在線(xiàn)程的 Remembered Set Logs 中好爬，這個(gè)階段需要把 Remembered Set Logs 中的數(shù)據(jù)合并到 Remembered Set 里局雄，需要停頓線(xiàn)程，但是可以并行執(zhí)行抵拘。
最后的篩選回收階段會(huì)對(duì) Region 的回收價(jià)值和成本進(jìn)行排序哎榴，根據(jù)用戶(hù)所期望的 GC 停頓時(shí)間來(lái)制定回收計(jì)劃型豁。

查看JVM所使用的收集器

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

在終端執(zhí)行上述命令后僵蛛，即可查看 JVM 所使用的收集器。