垃圾收集算法

1. 標(biāo)記清除（會(huì)有內(nèi)存碎片，大對(duì)象時(shí)更有可能因?yàn)闆]有足夠的連續(xù)內(nèi)存而觸發(fā)GC芬骄，但是可以降低了STW的時(shí)間）

2. 復(fù)制算法（優(yōu)點(diǎn)是沒有碎片，缺點(diǎn)是浪費(fèi)空間和復(fù)制過程中會(huì)STW，需要有專門的空白的內(nèi)存塊來存儲(chǔ)復(fù)制過來的對(duì)象姻僧，而且在復(fù)制的過程中需要STW撇贺。年輕代適合復(fù)制算法挎扰，默認(rèn)犧牲1/10的空間：Survivor to區(qū)）遵倦，適合大部分都是垃圾的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，年輕代棘脐。

3. 標(biāo)記整理（或者也叫標(biāo)記壓縮蛀缝，避免了內(nèi)存碎片，同時(shí)也避免了復(fù)制算法的內(nèi)存空間浪費(fèi)在讶，但是壓縮的時(shí)候涉及到內(nèi)存地址的移動(dòng)，此期間還是會(huì)STW）战坤，適合大部分都不是垃圾的業(yè)務(wù)場(chǎng)景碟嘴，老年代

4. 分代回收：老年代和年輕代

其它細(xì)節(jié)

1. 并發(fā)指的是同時(shí)發(fā)生栅组，比如一邊GC回收玉掸，一邊程序運(yùn)行排截，用戶行為不會(huì)受到影響断傲。并行指的是一個(gè)相同的操作同時(shí)多個(gè)線程來執(zhí)行箱蝠，比如ParNew多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行YGC宦搬。

2. 垃圾收集器的搭配是有限定的矾克，不是任意都可以搭配。

垃圾回收器

年輕代回收器：Serial滓彰、Parallel Scanvenge、ParNew
老年代回收器：Serial Old菇存、Parallel Old、CMS
綜合回收器：G1

1. Serial & Serial_Old 收集器

• 分為年輕代Serial（復(fù)制算法） 和老年代的 Serial Old（標(biāo)記整理算法）
• 串行回收，高效 穩(wěn)定但是stop the world較長(zhǎng)
• 適合單核CPU关筒，效率高而且穩(wěn)定蒸播，避免了線程切換的開銷
• 是Client模式下的默認(rèn)GC機(jī)制
• Serial Old是CMS PromotionFailure后的默認(rèn)替代回收器

2. ParNew回收器：CMS的最佳伴侶塘揣，因?yàn)镃MS只能和Serial和ParNew配合使用才写，而ParNew是多線程版本的Serial

3. Parallel Scavenge回收器：多線程赞草，追求高吞吐量（運(yùn)行代碼時(shí)間/運(yùn)行代碼時(shí)間+GC時(shí)間) 和參數(shù)自動(dòng)調(diào)整

• 支持配置GCMaxPause和GCTimeRatio兩個(gè)參數(shù)洲守，來控制GC最大停頓時(shí)間和吞吐量搭独，默認(rèn)99%
• 支持配置UseAdaptiveSizePolicy牙肝，自動(dòng)調(diào)整年輕代 Eden、S0、S1區(qū)的大小和晉升老年代ratio敦姻，從而來滿足上面的兩個(gè)參數(shù)
• 不能和CMS一起搭配使用，而和SerialOld搭配又浪費(fèi)，所以一般都是和Parallel Old搭配使用

4. Parallel Old：標(biāo)記整理茵瘾，吞吐量?jī)?yōu)先，追請(qǐng)的是性能最大化晨雳，比如一些后臺(tái)計(jì)算類突照，報(bào)表生成類的應(yīng)用

CMS收集器

適合多CPU座慰，頻繁和用戶交互的業(yè)務(wù)場(chǎng)景游盲，追求的是停頓時(shí)間最短,采用標(biāo)記清除的回收算法（因?yàn)闃?biāo)記清除不會(huì)涉及存活對(duì)象的移動(dòng)：復(fù)制和壓縮，從而降低STW的時(shí)間）

回收4個(gè)階段

1. 初始標(biāo)記：STW，快速獲取到老年代中的GC Roots對(duì)象令哟，以及遍歷新生代中GC Roots對(duì)象引用到老年代中的對(duì)象滑燃， 默認(rèn)是單線程執(zhí)行典予，也可以設(shè)置多線程數(shù)并行進(jìn)行捂敌。
2. 并發(fā)標(biāo)記：并發(fā)客戶線程逆济，只分配一個(gè)線程來根據(jù)初始標(biāo)記里面的對(duì)象開始奖慌，逐個(gè)標(biāo)記 初始標(biāo)記成功的對(duì)象的引用的對(duì)象。如果并發(fā)期間，對(duì)象的引用關(guān)系發(fā)生改變蹦浦，則會(huì)被標(biāo)記為dirty對(duì)象盲镶。
3. 重新標(biāo)記：STW溉贿，修正并發(fā)標(biāo)記期間浦旱，引用關(guān)系的改變，這個(gè)過程比初始標(biāo)記稍長(zhǎng)颁湖。
4. 并發(fā)清除：專門分配一個(gè)線程來清除標(biāo)記過的對(duì)象甥捺，不影響用戶操作，此階段會(huì)有新的浮動(dòng)垃圾生成镰禾，如果太多唱逢，會(huì)造成PromotionFailure

CMS的缺點(diǎn)

1. 對(duì)CPU資源敏感屋休，因?yàn)樵诓l(fā)標(biāo)記、并發(fā)清除的時(shí)候都需要占用一個(gè)單獨(dú)的線程來完成操作绸贡，如果CPU為2的話毅哗，那么就只有1個(gè)CPU能干活，一個(gè)CPU在GC
2. 無法處理浮動(dòng)垃圾尿瞭，也就是每次GC都掃不干凈翅睛，因?yàn)椴l(fā)清除的過程中，還會(huì)有新的垃圾產(chǎn)生捕发，而且如果這個(gè)階段新的垃圾導(dǎo)致空間不足，會(huì)PromotionFailure
3. 基于標(biāo)記清除算法會(huì)存在很多碎片檐涝，空間利用率不高法挨，需要配置壓縮參數(shù)，但是在壓縮的過程中STW的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)

G1回收器

吞吐量和最短停頓時(shí)間本來就互相矛盾窃植，Parallel Old追求的是吞吐量荐糜，CMS追求的是STW的最短，而G1通過把堆分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的Region塊暴氏，并行的進(jìn)行選擇性的回收偏序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)兩者兼顧的回收器。

1. G1類似于CMS研儒，G1回收器支持用戶并發(fā)操作独令，MajorGC在并發(fā)標(biāo)記時(shí)允許用戶線程同時(shí)進(jìn)行業(yè)務(wù)操作燃箭。

2. G1相對(duì)CMS而言舍败，更加靈活，因?yàn)閮?nèi)部是多個(gè)Rigion組成邻薯，而且每個(gè)Rigion是獨(dú)立的（Rigion之間對(duì)象的相互引用記錄在Remembered Set里面)，所以可以根據(jù)用戶設(shè)定的允許最長(zhǎng)停頓時(shí)間累榜，在一次MajorGC的過程中只回收部分Rigion（回收空間價(jià)值最高而經(jīng)驗(yàn)推算的時(shí)間成本又最低的Rigion塊灵嫌，比如Rigion1對(duì)象活躍度10%，Rigion2對(duì)象活躍度50%猖凛，那么優(yōu)先回收Rigion1塊）绪穆，這是CMS無法做到的，CMS的老年代是完整的一塊內(nèi)存，要GC的話量瓜，就必須整個(gè)老年代全部GC，而整個(gè)老年代全部GC的話扔傅，停頓的時(shí)間就會(huì)相對(duì)更長(zhǎng)烫饼。年輕代來看，也更加靈活杠纵，因?yàn)槟贻p代的Eden區(qū)和S區(qū)的Rigion塊數(shù)量是動(dòng)態(tài)調(diào)整的比藻。

3. G1相對(duì)CMS而言倘屹，因?yàn)椴捎玫氖菑?fù)制算法慢叨，所以沒有內(nèi)存碎片的產(chǎn)生。避免了堆中大對(duì)象因?yàn)闆]有足夠的連續(xù)的內(nèi)存空間而觸發(fā)MajorGC的情況烛缔。其實(shí)CMS之所以使用標(biāo)記清除算法轩拨，是為了減少壓縮垃圾過程時(shí)的STW，因?yàn)镚1可以做到部分而不是所有Rigion塊的GC气嫁，所以可以在預(yù)測(cè)的時(shí)間內(nèi)完成復(fù)制操作。

4. G1的適合大內(nèi)存的JVM環(huán)境崖面。因?yàn)椴捎脧?fù)制的算法（YGC和MajorGC都是復(fù)制）梯影，所以需要有一定的空閑內(nèi)存塊來存儲(chǔ)復(fù)制來的對(duì)象,空間利用率低。而且每次GC都不是完整的GC简识，需要該Region塊的活躍度低于一定標(biāo)準(zhǔn)感猛，這個(gè)Region塊才會(huì)發(fā)起回收,所以一些活躍度高的內(nèi)存塊里面的垃圾對(duì)象不會(huì)被回收掉，默認(rèn)堆內(nèi)存使用率達(dá)到45%的時(shí)候颈走，就開始FullGC咱士。

5. G1適合多CPU的JVM環(huán)境。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的回收器都是3個(gè)內(nèi)存塊序厉，而G1默認(rèn)是2000多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的內(nèi)存塊弛房，在GC幾乎所有的過程中，Region塊都是高度并行化的進(jìn)行回收，而且還有在并發(fā)標(biāo)記階段支持用戶并發(fā)性的業(yè)務(wù)操作牺堰，所以對(duì)CPU的要求較高

6. G1的靈活性還在于能夠根據(jù)設(shè)置的STW時(shí)間颅围，動(dòng)態(tài)調(diào)整各個(gè)分代的內(nèi)存占比，有點(diǎn)類似于Parallel Old筏养，但是和CMS是不同的常拓。

G1回收器FullGC回收過程

1. 初始標(biāo)記，STW茎辐，分為老年代和年輕代兩部分掂恕。先會(huì)觸發(fā)一次YGC（排除掉年輕代對(duì)老年代有引用，但是該年輕代對(duì)象已經(jīng)死亡的情況）懊亡，然后再對(duì)Survivor to區(qū)進(jìn)行遍歷（確保所有的年輕代的對(duì)象都是活的店枣，因?yàn)榻?jīng)歷了一次YGC），查找并標(biāo)記S區(qū)對(duì)象對(duì)老年代的直接引用的所有老年代對(duì)象（這里是直接引用鸯两，比如Survivor to區(qū)A對(duì)象，引用了老年代的B對(duì)象忙灼，就標(biāo)記B對(duì)象逾柿，雖然B對(duì)象還可能引用了C宅此、D、E對(duì)象）弱匪。第二部分是針對(duì)老年代，標(biāo)記老年代中所有GC Roots直接引用的對(duì)象斥难。
2. 并發(fā)標(biāo)記帘饶，根據(jù)可達(dá)性分析，找到所有GCRoots的對(duì)象引用及刻，一層一層的標(biāo)記，這個(gè)時(shí)候沒有STW暑劝，用戶線程正常執(zhí)行颗搂。
3. 最終標(biāo)記，STW傅联，修正并發(fā)標(biāo)記期間的對(duì)象關(guān)系變更卖丸，根據(jù)Remembered Set Logs，來修改Remember Set载碌，該階段可以多個(gè)線程并行
4. 篩選回收衅枫，STW，會(huì)跟蹤各個(gè)Rigion里面的垃圾堆積的價(jià)值大胁竭洹（比如需要回收的對(duì)象的空間大小以及回收所需時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)值）排序,根據(jù)用戶設(shè)定的停頓時(shí)間益楼，回收特定Region，因?yàn)槊總€(gè)Region塊都有獨(dú)立的Remembered Set感凤，所以每個(gè)Region可以獨(dú)立的進(jìn)行回收陪竿，也就是多個(gè)Region塊并行多線程的垃圾回收。

G1回收的細(xì)節(jié)

1. 當(dāng)執(zhí)行垃圾回收時(shí)，G1以類似于CMS回收器的方式運(yùn)行锐墙。G1執(zhí)行一個(gè)并發(fā)的全局標(biāo)記階段长酗，以確定整個(gè)堆中對(duì)象的活躍度。
2. G1使用一個(gè)暫停預(yù)測(cè)模型來滿足用戶定義的暫停時(shí)間目標(biāo)并基于指定的暫停時(shí)間目標(biāo)選擇回收的區(qū)域數(shù)量
3. G1因?yàn)榻?jīng)常性的不完整GC刻盐，活躍度高的內(nèi)存塊GC的會(huì)更晚劳翰，而且需要有空閑的Region來實(shí)現(xiàn)復(fù)制，進(jìn)行垃圾回收的時(shí)機(jī)更早乙墙，默認(rèn)在堆內(nèi)存使用率達(dá)到45%時(shí)就會(huì)開始垃圾回收生均。這體現(xiàn)了G1（Garbage-First/垃圾回收優(yōu)先）這一名字的含義。至于活躍度多低才會(huì)進(jìn)行回收汉买，則是由G1決定的佩脊，G1會(huì)調(diào)整自己的回收策略來盡可能滿足用戶設(shè)置的最大STW時(shí)長(zhǎng)。
4. 每個(gè)Rigion都有一個(gè)Remembered Set出牧，來紀(jì)錄Region塊之間的對(duì)象引用歇盼，RSet使得區(qū)域并行獨(dú)立的回收成為可能。當(dāng)程序發(fā)生寫操作的時(shí)候伯复，會(huì)判斷相關(guān)的引用是否涉及到跨Region的引用邢笙，比如Rigion0當(dāng)中，A對(duì)象之前是引用Rigion0中的B對(duì)象组底，現(xiàn)在執(zhí)行程序筐骇，A對(duì)象被重新賦值，引用了Rigion1中的C對(duì)象厌均，那么在Rigion1的Remembered Set當(dāng)中就要紀(jì)錄告唆，否則Region1在GC的時(shí)候，會(huì)把C對(duì)象直接回收了模她，通過讀取自己的Remembered Set知道C對(duì)象被Region0種的A對(duì)象引用懂牧，這樣既避免了全堆的掃描，又實(shí)現(xiàn)了分塊管理畜侦。
5. FullGC觸發(fā)的時(shí)機(jī)是內(nèi)存使用率達(dá)到一定的比例躯保，默認(rèn)45%

G1中的年輕代，可以說明一下幾點(diǎn)：

• YGC觸發(fā)的條件是Eden區(qū)滿了
• Survivor To塊可以認(rèn)為是一個(gè)空白塊验懊，因?yàn)閅GC和MajorGC都是采用復(fù)制算法盯孙，都是復(fù)制到一個(gè)空白的內(nèi)存塊當(dāng)中。
• 年輕代垃圾回收使用多線程并行進(jìn)行歌溉，需要STW
• 年輕代內(nèi)存由一組非連續(xù)的區(qū)域組成骑晶，而且Eden、S區(qū)的大小是動(dòng)態(tài)調(diào)整的
• 存活對(duì)象被拷貝到新的幸存區(qū)或者年老代區(qū)域（超過存活ratio的對(duì)象進(jìn)入老年代)

參考資料

http://www.reibang.com/p/3cddf780c050