一、垃圾回收器分類

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新生代垃圾收集器：Serial 、 ParNew 、Parallel Scavenge
老年代垃圾收集器：Serial Old 、 Parallel Old 狸吞、CMS
整理收集器：G1

垃圾回收器組合關(guān)系

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• JDK7、8中默認(rèn)使用組合是: Parallel Scavenge GC 指煎、ParallelOld GC
• JDK9默認(rèn)使用G1為垃圾收集器
• JDK14 棄用了: Parallel Scavenge GC 蹋偏、Parallel OldGC；移除了 CMS GC

GC性能指標(biāo)

• 吞吐量：即CPU用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間與CPU總消耗時(shí)間的比值（吞吐量 = 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 / ( 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間 )）至壤。例如：虛擬機(jī)共運(yùn)行100分鐘威始，垃圾收集器花掉1鐘，那么吞吐量就是99%
• 暫停時(shí)間：執(zhí)行垃圾回收時(shí)像街，程序的工作線程被暫停的時(shí)間

二黎棠、Serial垃圾收集器

串行。針對(duì)新生代镰绎；采用標(biāo)記-復(fù)制算法脓斩； 進(jìn)行垃圾收集時(shí)，必須暫停所有工作線程畴栖，直到完成随静；

• 使用方式：-XX:+UseSerialGC

三、ParNew垃圾收集器

并發(fā)吗讶。針對(duì)新生代燎猛；采用標(biāo)記-復(fù)制算法。ParNew收集器實(shí)質(zhì)上是Serial收集器的多線程并行版本照皆， 除了同時(shí)使用多條線程進(jìn)行垃圾收集之外都一樣重绷。

• 使用方式： 使用方式：-XX:+UseParNewGC

四、Parallel Scavenge垃圾收集器

并行（單核無并行）纵寝。新生代收集器论寨；采用標(biāo)記-復(fù)制算法。是1.8中默認(rèn)的收集器爽茴；吞吐量優(yōu)先葬凳。

特點(diǎn)

• Parallel Scavenge收集器的目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量（Throughput）；
  吞吐量=運(yùn)行用戶代碼時(shí)間/(運(yùn)行用戶代碼時(shí)間+垃圾收集時(shí)間) (虛擬機(jī)總共運(yùn)行100分鐘室奏，垃圾收集時(shí)間為1分鐘火焰，那么吞吐量就是99%)
• 自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略,自動(dòng)指定年輕代、Eden胧沫、Suvisor區(qū)的比例昌简。

適用場景

適合后臺(tái)運(yùn)算，交互不多的任務(wù)绒怨，如批量處理纯赎，訂單處理，科學(xué)計(jì)算等南蹂。

在學(xué)生端的論壇項(xiàng)目中使用這種垃圾收集器犬金，其項(xiàng)目訪問刷新頻率較低，但是有
很多后臺(tái)定時(shí)的計(jì)算任務(wù)六剥，適合使用這種垃圾收集器

參數(shù)設(shè)置：

使用方式：-XX:+UseParallelGC
吞吐量大小-XX:GCTimeRatio

-XX： GCTimeRatio參數(shù)的值則應(yīng)當(dāng)是一個(gè)大于0小于100的整數(shù)晚顷， 也就是垃圾收集時(shí)間占總時(shí)
間的 比率， 相當(dāng)于吞吐量的倒數(shù)疗疟。 假設(shè)GCTimeRatio的值為n该默，那么系統(tǒng)將花費(fèi)不超過1/(1+n)
的時(shí)間用于垃圾收集。譬如把此 參數(shù)設(shè)置為19策彤， 那允許的最大垃圾收集時(shí)間就占總時(shí)間的5%
（即1/(1+19)） 栓袖， 默認(rèn)值為99， 即允許最大1%（即 1/(1+99)） 的垃圾收集時(shí)間

最大垃圾收集停頓時(shí)間:-XX:MaxGCPauseMillis

-XX： MaxGCPauseMillis參數(shù)允許的值是一個(gè)大于0的毫秒數(shù)店诗， 收集器將盡力保證內(nèi)存回收
花費(fèi)的 時(shí)間不超過用戶設(shè)定值叽赊。 不過大家不要異想天開地認(rèn)為如果把這個(gè)參數(shù)的值設(shè)置得更
小一點(diǎn)就能使得 系統(tǒng)的垃圾收集速度變得更快， 垃圾收集停頓時(shí)間縮短是以犧牲吞吐量和新
生代空間為代價(jià)換取的： 系統(tǒng)把新生代調(diào)得小一些必搞， 收集300MB新生代肯定比收集500MB
快必指， 但這也直接導(dǎo)致垃圾收集發(fā)生得 更頻繁， 原來10秒收集一次恕洲、 每次停頓100毫秒塔橡， 
現(xiàn)在變成5秒收集一次、 每次停頓70毫秒霜第。 停頓時(shí)間 的確在下降葛家， 但吞吐量也降下來了。

五泌类、 Serial Old垃圾收集器

串行癞谒。針對(duì)老年代；采用標(biāo)記-整理算法；
使用方式：-XX:+UseSerialGC

六弹砚、 Parallel Old垃圾收集器

并行双仍。是Parallel Scavenge收集器的老年代版本， 支持多線程并發(fā)收集桌吃， 基于標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)朱沃。

應(yīng)用場景

• JDK1.6及之后用來代替老年代的Serial Old收集器；
• 特別是在Server模式茅诱，多CPU的情況下逗物；
• 這樣在注重吞吐量以及CPU資源敏感的場景，就有了Parallel Scavenge加Parallel Old收集器的"給力"應(yīng)用組合瑟俭；

七翎卓、CMS 垃圾收集器

并發(fā)。老年代的垃圾回收器摆寄。是以獲取最短垃圾收集停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器莲祸。使用的算法是標(biāo)記-清除算法

適用場景

目前很大一部分的java應(yīng)用幾種在互聯(lián)網(wǎng)的B/S系統(tǒng)服務(wù)器上，這類應(yīng)用尤其注重服務(wù)器的響應(yīng)速度椭迎，系統(tǒng)停頓時(shí)間最短锐帜，給用戶帶來良好的體驗(yàn)。

在管理端和學(xué)生端的交互性比較強(qiáng)的項(xiàng)目中可以使用這種垃圾回收

參數(shù)設(shè)置：XX:+UseConcMarkSweepGC

收集過程

1） 初始標(biāo)記
2） 并發(fā)標(biāo)記
3） 重新標(biāo)記
4） 并發(fā)清除

- 初始標(biāo)記（Initial-Mark）階段：這個(gè)階段程序所有的工作線程都將會(huì)因?yàn)?Stop-the-Wold"機(jī)制
而出現(xiàn)短暫的的暫停,這個(gè)階段的主要任務(wù)標(biāo)記處GC Roots 能夠關(guān)聯(lián)到的對(duì)象.一旦標(biāo)記完成后
就恢復(fù)之前被暫停的的所有應(yīng)用畜号。 由于直接關(guān)聯(lián)對(duì)象比較小缴阎，所以這里的操作速度非常快简软。
- 并發(fā)標(biāo)記（Concurrent-Mark）階段：從GC Roots的直接關(guān)聯(lián)對(duì)象開始遍歷整個(gè)對(duì)象圖的過程,
這個(gè)過程耗時(shí)較長,但是不需要暫停用戶線程, 用戶線程可以與垃圾回收器一起運(yùn)行蛮拔。
- 重新標(biāo)記（Remark）階段：由于并發(fā)標(biāo)記階段，程序的工作線程會(huì)和垃圾收集線程同時(shí)運(yùn)行
或者交叉運(yùn)行痹升，因此建炫，為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因?yàn)橛脩衾^續(xù)運(yùn)行而導(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，這個(gè)階段的停頓時(shí)間通常比初始標(biāo)記階段長一些疼蛾，但也遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記
階段時(shí)間短肛跌。
- 清除并發(fā)（Concurrent-Sweep）階段: 此階段清理刪除掉標(biāo)記判斷已經(jīng)死亡的對(duì)象,并釋放
內(nèi)存空間。由于不需要移動(dòng)存活對(duì)象察郁，所以這個(gè)階段可以與用戶線程同時(shí)并發(fā)運(yùn)行衍慎。

三色標(biāo)記

• 白色：尚未訪問過。
• 黑色：本對(duì)象已訪問過皮钠，而且本對(duì)象 引用到 的其他對(duì)象 也全部訪問過了稳捆。
• 灰色：本對(duì)象已訪問過，但是本對(duì)象 引用到 的其他對(duì)象尚未全部訪問完麦轰。全部訪問后乔夯，會(huì)轉(zhuǎn)換為黑色砖织。

注意：在并發(fā)標(biāo)記的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)多標(biāo)和漏標(biāo)的情況，多標(biāo)會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)垃圾末荐，漏標(biāo)會(huì)將引用中
的對(duì)象清除會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)侧纯，需要在重新標(biāo)記的時(shí)候（會(huì)stop the world）做出修改防止這種情況出現(xiàn)

缺點(diǎn)

1.CMS收集器對(duì)CPU資源非常敏感。在并發(fā)階段鞠评，它雖然不會(huì)導(dǎo)致用戶線程停頓茂蚓，但是會(huì)因?yàn)檎加煤攫摹⒘艘徊糠志€程而導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢剃幌，總吞吐量會(huì)降低。是當(dāng)處理器核心數(shù)量不足四個(gè)時(shí)晾浴， CMS對(duì)用戶程序的影響就可能變得很大负乡。
2.CMS收集器無法處理浮動(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)生脊凰。
3.空間碎片:CMS是一款基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)的收集器抖棘，所有會(huì)有空間碎片的現(xiàn)象
concurrent mode failure是什么？
　　CMS垃圾收集器特有的錯(cuò)誤狸涌，CMS的垃圾清理和引用線程是并行進(jìn)行的切省，如果在并行清理的過程中老年代的空間不足以容納應(yīng)用產(chǎn)生的垃圾（也就是老年代正在清理，從年輕代晉升了新的對(duì)象帕胆，或者直接分配大對(duì)象年輕代放不下導(dǎo)致直接在老年代生成朝捆，這時(shí)候老年代也放不下），則會(huì)拋出“concurrent mode failure”懒豹。

八芙盘、G1垃圾收集器

Garbage First是一款面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器，主要針對(duì)配備多核CPU及大容量內(nèi)存的機(jī)器脸秽，以極高概率滿足GC停頓時(shí)間的同時(shí)儒老，還兼具高吞吐量的性能特征。

G1收集器特點(diǎn)

1. G1把內(nèi)存劃分為多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域Region
2. G1仍然保留分代思想,保留了新生代和老年代,但他們不再是物理隔離,而是一部分Region的集合
3. G1能夠充分利用多CPU记餐、多核環(huán)境硬件優(yōu)勢(shì)驮樊，盡量縮短STW
4. G1整體整體采用標(biāo)記整理算法,局部是采用復(fù)制算法,不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片
5. G1的停頓可預(yù)測(cè),能夠明確指定在一個(gè)時(shí)間段內(nèi),消耗在垃圾收集上的時(shí)間不超過設(shè)置時(shí)間
6. G1跟蹤各個(gè)Region里面垃圾的價(jià)值大小,會(huì)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表,每次根據(jù)允許的時(shí)間來回收價(jià)值最大的區(qū)域,從而保證在有限事件內(nèi)高效的收集垃圾

Region

G1不再堅(jiān)持固定大小以及固定數(shù)量的 分代區(qū)域劃分， 而是把連續(xù)的Java堆劃分為多個(gè)獨(dú)立區(qū)域（Region） 片酝， 每一個(gè)Region都可以根據(jù)需要巩剖， 扮演新生代的Eden空間、 Survivor空間钠怯， 或者老年代空間佳魔。Region是G1回收器一次回收的最小單元。即每一次回收都是回收N個(gè)Region晦炊。

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將整個(gè)堆空間細(xì)分為若干個(gè)小的區(qū)域宁脊。

• ①使用G1收集器時(shí)，它將整個(gè)Java堆劃分成約2048個(gè)大小相同的獨(dú)立Region塊贤姆，每個(gè)Region塊大小根據(jù)堆空間的實(shí)際大小而定，為2的N次冪霞捡，即1MB, 2MB, 4MB, 8MB, 16MB,32MB。
• ② 雖然還保留有新生代和老年代的概念赊琳，但新生代和老年代不再是物理隔離的了,它們都是一部分Region (不需要連續(xù))的集合。通過Region的動(dòng)態(tài)分配方式實(shí)現(xiàn)邏輯上的連續(xù)趁尼。
• ③ G1垃圾收集器還增加了一種新的內(nèi)存區(qū)域，叫做Humongous內(nèi)存區(qū)域猖辫，如圖中的H塊啃憎。主要用于存儲(chǔ)大對(duì)象芝囤，如果超過1 .5個(gè)region,就放到H。一般被視為老年代.

卡片 Card

在每個(gè)分區(qū)內(nèi)部又被分成了若干大小為512 Byte卡片(Card)荧飞，標(biāo)識(shí)堆內(nèi)存最小可用粒度所有分區(qū)的卡片將會(huì)記錄在全局卡片表(Global Card Table)中凡人，分配的對(duì)象會(huì)占用物理上連續(xù)的若干個(gè)卡片，當(dāng)查找對(duì)分區(qū)內(nèi)對(duì)象的引用時(shí)便可通過記錄卡片來查找該引用對(duì)象(見RSet)叹阔。每次對(duì)內(nèi)存的回收挠轴，都是對(duì)指定分區(qū)的卡片進(jìn)行處理。
G1對(duì)內(nèi)存的使用以分區(qū)(Region)為單位耳幢，而對(duì)對(duì)象的分配則以卡片(Card)為單位岸晦。

G1的gc過程

G1提供了兩種GC模式，Young GC和Mixed GC睛藻，兩種均是完全Stop The World的启上。

• Young GC：對(duì)年輕代的gc
• Mixed GC：對(duì)年輕代和老年的gc

在G1 GC垃圾回收的過程一個(gè)有四個(gè)階段:

• 初始標(biāo)記 :和CMS一樣
  只標(biāo)記GC Roots直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象
• 并發(fā)標(biāo)記 :進(jìn)行GC Roots Traceing過程
• 最終標(biāo)記 :修正并發(fā)標(biāo)記期間,因程序運(yùn)行導(dǎo)致發(fā)生變化的那一部分對(duì)象
• 篩選回收 :根據(jù)時(shí)間來進(jìn)行價(jià)值最大化收集。把一部分region的活對(duì)象拷貝到空Region里面去店印，然后回收原本的Region空間冈在，該階段是STW(stop-the-world)的。整理堆分區(qū)按摘，為混合收集周期識(shí)別回收收益高(基于釋放空間和暫 停目標(biāo))的老年代分區(qū)集合包券；

隨著老年代內(nèi)存增長纫谅，當(dāng)?shù)竭_(dá)IHOP閾值-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent(老年代占整堆比，默認(rèn)45%)時(shí)溅固，G1開始著手準(zhǔn)備收集老年代空間付秕。首先經(jīng)歷并發(fā)標(biāo)記周期，識(shí)別出高收益的老年代分區(qū)侍郭，前文已述询吴。但隨后G1并不會(huì)馬上開始一次混合收集，而是讓應(yīng)用線程先運(yùn)行一段時(shí)間亮元，等待觸發(fā)一次年輕代收集猛计。在這次STW中，G1將保準(zhǔn)整理混合收集周期苹粟。接著再次讓應(yīng)用線程運(yùn)行有滑，當(dāng)接下來的幾次年輕代收集時(shí)跃闹，將會(huì)有老年代分區(qū)加入到CSet中嵌削，即觸發(fā)混合收集，這些連續(xù)多次的混合收集稱為混合收集周期