垃圾收集算法

一耐量、 標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）

算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段，首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象哺眯，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。標(biāo)記判定為可達(dá)性分析算法秘血。
不足之處有兩個(gè)：

• 效率問(wèn)題，標(biāo)記和清除兩個(gè)過(guò)程的效率都不高评甜；
• 空間問(wèn)題灰粮，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太對(duì)可能會(huì)導(dǎo)致以后在程序運(yùn)行的過(guò)程中需要分配較大的對(duì)象時(shí)忍坷，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前出發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作粘舟。

二、 復(fù)制算法（Copying）

為了解決效率問(wèn)題佩研，出現(xiàn)了復(fù)制算法柑肴，將可用的容量劃分為大小相等的兩塊，每次使用其中一塊旬薯，當(dāng)這塊內(nèi)存用完了晰骑，就將還存貨的對(duì)象復(fù)制到另一塊上面，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次性清理掉绊序。硕舆，內(nèi)存分配不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只要移動(dòng)堆頂指針政模，按順序分配內(nèi)存即可岗宣，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效淋样。算法代價(jià)為內(nèi)存縮小到原來(lái)的一半。

三胁住、 標(biāo)記-整理算法（Mark-Compact）

復(fù)制算法在對(duì)象存活率較高時(shí)趁猴，就要進(jìn)行較多的復(fù)制操作，效率會(huì)變低彪见。更關(guān)鍵的是會(huì)浪費(fèi)50%空間儡司。所以老年代一般不能直接選用這種算法挪捕。
根據(jù)老年代的特點(diǎn)智厌，就提出了一種“標(biāo)記-整理”算法易结，整理不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理凹蜂，而是讓所有存活對(duì)象向一端移動(dòng)醉锅，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存贮庞。

四边苹、分代收集算法（Generational Collection）

根據(jù)對(duì)象存活周期的不同凉夯，將內(nèi)存劃分為幾塊淮韭。一般是新生代和年老代垢粮。新生代采用復(fù)制算法。老年代使用“標(biāo)記—清理”或者“標(biāo)記-整理”算法靠粪。
新生代中的對(duì)象98%都是“朝生夕死”的蜡吧，所以不需要1：1比例來(lái)劃分內(nèi)存空間毫蚓，而是將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩個(gè)較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor昔善。當(dāng)回收時(shí)元潘，將Eden區(qū)和Survivor還存活著的對(duì)象一次性地賦值到另外一塊Survivor空間上，然后清理到Eden和剛剛用過(guò)的Survivor空間君仆。

HotSpot算法實(shí)現(xiàn)

1柬批、枚舉根節(jié)點(diǎn)

可達(dá)性分析有一個(gè)問(wèn)題就是會(huì)導(dǎo)致GC進(jìn)行時(shí)必須停止Java執(zhí)行線程，因?yàn)槊杜e根節(jié)點(diǎn)的時(shí)候?qū)ο箨P(guān)系不斷變化時(shí)袖订，分析結(jié)果準(zhǔn)確性就不能得到保證氮帐。即時(shí)是CMS收集器，枚舉根節(jié)點(diǎn)也是必須要停頓的洛姑。
在HotStop的實(shí)現(xiàn)中上沐，使用一組稱為OooMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到這個(gè)目的，在類加載的時(shí)候HotStop就把對(duì)象內(nèi)什么偏移量上是什么類型的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)楞艾，在JIT編譯過(guò)程中参咙，也會(huì)在特定的位置記錄下棧和寄存器中哪些位置是引用。這樣GC在掃描的時(shí)候就可以直接得知這些信息了硫眯。

2蕴侧、安全點(diǎn)及安全區(qū)域

在OopMap的協(xié)助下，HotSpot可以快速且準(zhǔn)確的完成GC Roots的枚舉两入，但是HotSpot并沒(méi)有為每條指令都生成OopMap,因?yàn)檫@樣需要的額外空間太多净宵。
而是在特定的位置記錄了這些信息，這些位置稱為安全點(diǎn)（Safepoint）裹纳，即程序執(zhí)行的時(shí)候并非在所有的地方都能停頓下來(lái)择葡，而是在到達(dá)安全段時(shí)才能暫停。
安全點(diǎn)的選定基于“是否具有讓程序長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行的特征”進(jìn)行選定的剃氧。因?yàn)槊織l指令執(zhí)行的時(shí)間都非常短暫敏储，程序不太可能因?yàn)橹噶盍鏖L(zhǎng)度太長(zhǎng)而過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，“長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行”最明顯的特征就是指令序列復(fù)用朋鞍。例如方法調(diào)用已添，循環(huán)跳轉(zhuǎn)，異常跳轉(zhuǎn)等滥酥，具有這種功能的指令才會(huì)產(chǎn)生Safepoint更舞。
還有一個(gè)問(wèn)題，如何在GC時(shí)使所有的線程都跑到最近的安全點(diǎn)再停頓下來(lái)恨狈。兩個(gè)方案

• 搶先式中斷
  不需要線程主動(dòng)配合疏哗，而是先把所有線程都中斷，然后如果不在安全段就恢復(fù)線程，讓它跑到安全點(diǎn)》捣睿現(xiàn)在基本沒(méi)有這種實(shí)現(xiàn)方式贝搁。
• 主動(dòng)式中斷
  當(dāng)GC需要中斷線程時(shí)，不直接對(duì)線程操作芽偏，而是在安全點(diǎn)以及創(chuàng)建對(duì)象需要分配內(nèi)存的地方設(shè)置一個(gè)標(biāo)志雷逆，各個(gè)線程執(zhí)行時(shí)主動(dòng)去輪詢這個(gè)標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)中斷標(biāo)志為真時(shí)就自己中斷線程掛起污尉。
  安全點(diǎn)并沒(méi)有解決膀哲，程序不執(zhí)行時(shí)如何跑到安全點(diǎn)的問(wèn)題。因?yàn)檫@種一般是線程處于sleep狀態(tài)或者Blocked狀態(tài)被碗，這個(gè)時(shí)候線程無(wú)法相應(yīng)JVM的中斷請(qǐng)求某宪。
  這個(gè)時(shí)候就需要安全區(qū)域了，安全區(qū)域是指一段代碼片段中锐朴，引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化兴喂，這個(gè)區(qū)域任意時(shí)刻開(kāi)始GC都是安全的。安全區(qū)域可以看作是安全點(diǎn)的擴(kuò)展焚志。
  當(dāng)線程執(zhí)行到安全區(qū)域的代碼時(shí)衣迷，首先標(biāo)識(shí)自己進(jìn)入安全區(qū)域了，這時(shí)當(dāng)GC時(shí)酱酬，JVM就不用管標(biāo)識(shí)為安全區(qū)域狀態(tài)的線程了壶谒。

垃圾收集器

圖中展示了7種不同分代的收集器：
Serial、ParNew膳沽、Parallel Scavenge汗菜、Serial Old、Parallel Old贵少、CMS呵俏、G1；

而它們所處區(qū)域滔灶，則表明其是屬于新生代收集器還是老年代收集器：

• 新生代收集器：Serial、ParNew吼肥、Parallel Scavenge录平；
• 老年代收集器：Serial Old、Parallel Old缀皱、CMS斗这；
• 整堆收集器：G1；

兩個(gè)收集器間有連線啤斗，表明它們可以搭配使用：
Serial/Serial Old表箭、Serial/CMS、ParNew/Serial Old钮莲、ParNew/CMS免钻、Parallel Scavenge/Serial Old彼水、Parallel Scavenge/Parallel Old、G1极舔；

并發(fā)垃圾收集和并行垃圾收集的區(qū)別

• 并行（Parallel）
  指多條垃圾收集線程并行工作凤覆，但此時(shí)用戶線程仍然處于等待狀態(tài)；
  如ParNew拆魏、Parallel Scavenge盯桦、Parallel Old；
• 并發(fā)（Concurrent）
  指用戶線程與垃圾收集線程同時(shí)執(zhí)行（但不一定是并行的渤刃，可能會(huì)交替執(zhí)行）拥峦；
  用戶程序在繼續(xù)運(yùn)行，而垃圾收集程序線程運(yùn)行于另一個(gè)CPU上卖子；
  如CMS略号、G1（也有并行）。

Minor GC和Full GC的區(qū)別

• Minor GC又稱新生代GC揪胃，指發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作璃哟；
  因?yàn)镴ava對(duì)象大多是朝生夕滅，所以Minor GC非常頻繁喊递，一般回收速度也比較快随闪；
• Full GC又稱Major GC或老年代GC，指發(fā)生在老年代的GC骚勘；
  出現(xiàn)Full GC經(jīng)常會(huì)伴隨至少一次的Minor GC（不是絕對(duì)铐伴，Parallel Sacvenge收集器就可以選擇設(shè)置Major GC策略）；
  Major GC速度一般比Minor GC慢10倍以上俏讹；

1当宴、 Serial收集器

Serial收集器是最基本、發(fā)展歷史最悠久的收集器泽疆。

特點(diǎn)

• 針對(duì)新生代
• 采用復(fù)制算法
• 單線程收集

• 進(jìn)行垃圾回收時(shí)户矢，必須暫停所有工作線程，直到完成（Stop The World）殉疼。

  
  
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優(yōu)點(diǎn)以及應(yīng)用場(chǎng)景

• 虛擬機(jī)運(yùn)行在client模式下默認(rèn)新生代收集器
• 簡(jiǎn)單高效（與其他收集器的單線程比）

參數(shù)設(shè)置

“-XX:UseSerialGC”:添加該參數(shù)來(lái)顯式的使用串行垃圾收集器梯浪；

2、ParNew收集器

ParNew收集器是Serial收集器的多線程版本瓢娜。

特點(diǎn)

• 除了使用多線程進(jìn)行垃圾收集以外挂洛，其余行為和特點(diǎn)和Serial收集器一樣

• 兩者共用了很多相同的代碼

  
  
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應(yīng)用場(chǎng)景

• 在server模式下，ParNew是一個(gè)很重要的收集器眠砾，因?yàn)槌薙erial收集器虏劲，目前只有它能夠與CMS收集器配合工作。
• 在單個(gè)cup的環(huán)境下，ParNew效率比Serial低柒巫，因?yàn)榇嬖诰€程交互開(kāi)銷励堡。

設(shè)置參數(shù)

• "-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS后，會(huì)默認(rèn)使用ParNew作為新生代收集器吻育；
• "-XX:+UseParNewGC"：強(qiáng)制指定使用ParNew念秧；
• "-XX:ParallelGCThreads"：指定垃圾收集的線程數(shù)量，ParNew默認(rèn)開(kāi)啟的收集線程與CPU的數(shù)量相同布疼；

為什么除了Serial只有ParNew能與CMS收集器配合

• CMS作為老年代收集器摊趾，但卻無(wú)法與JDK1.4已經(jīng)存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工作；
• 因?yàn)镻arallel Scavenge（以及G1）都沒(méi)有使用傳統(tǒng)的GC收集器代碼框架游两，而另外獨(dú)立實(shí)現(xiàn)砾层；而其余幾種收集器則共用了部分的框架代碼；

3贱案、 Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器是一個(gè)新生代收集器肛炮，也是使用復(fù)制算法以及并行的多線程收集器。它與吞吐量密切相關(guān)宝踪，也稱為吞吐量收集器（ThroughPut Collector）

特點(diǎn)

• 前面寫的侨糟，與ParNew相似，新生代瘩燥、復(fù)制秕重、多線程收集；
• 它的關(guān)注點(diǎn)與其他收集器不同厉膀，其他都是盡可能地縮短垃圾收集時(shí)用戶線程的停頓時(shí)間溶耘，而它的目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可以控制的吞吐量（Throughput）。
  吞吐量=運(yùn)行用戶代碼時(shí)間/(運(yùn)行用戶代碼時(shí)間+垃圾回收時(shí)間)

應(yīng)用場(chǎng)景

• 高吞吐量為目標(biāo)服鹅，可以高效率地利用CUP時(shí)間凳兵，盡快地完成計(jì)算任務(wù)，主要適合后臺(tái)運(yùn)行且不需要太多交互的任務(wù)企软。例如庐扫，那些執(zhí)行批量處理、訂單處理仗哨、工資支付聚蝶、科學(xué)計(jì)算的應(yīng)用程序。

設(shè)置參數(shù)

• "-XX:MaxGCPauseMillis"：控制最大垃圾收集停頓時(shí)間藻治，大于0的毫秒數(shù)；
• "-XX:GCTimeRatio"： 設(shè)置垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比率巷挥，相當(dāng)于吞吐量的倒數(shù)桩卵，0<n<100的整數(shù)；
  垃圾收集執(zhí)行時(shí)間占應(yīng)用程序執(zhí)行時(shí)間的比例的計(jì)算方法是：
  1 / (1 + n)
  例如，選項(xiàng)-XX:GCTimeRatio=19雏节，設(shè)置了垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的5% -- 1/(1+19)胜嗓；
  默認(rèn)值是1%--1/(1+99)，即n=99钩乍；
• "-XX:+UseAdptiveSizePolicy"：采用自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略
  開(kāi)啟這個(gè)參數(shù)后辞州，就不用手工指定一些細(xì)節(jié)參數(shù)，如：新生代的大辛却狻（-Xmn）变过、Eden與Survivor區(qū)的比例（-XX:SurvivorRation）、晉升老年代的對(duì)象年齡（-XX: PretenureSizeThreshold）等涝涤；
  JVM會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息媚狰，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)，以提供最合適的停頓時(shí)間或最大的吞吐量阔拳，這種調(diào)節(jié)方式稱為GC自適應(yīng)的調(diào)節(jié)策略（GC Ergonomiscs）
  這是一種值得推薦的方式：
• 只需設(shè)置好內(nèi)存數(shù)據(jù)大姓腹隆（如"-Xmx"設(shè)置最大堆）；
• 然后使用"-XX:MaxGCPauseMillis"或"-XX:GCTimeRatio"給JVM設(shè)置一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)糊肠；
• 那些具體細(xì)節(jié)參數(shù)的調(diào)節(jié)就由JVM自適應(yīng)完成辨宠；
  這也是Parallel Scavenge收集器與ParNew收集器一個(gè)重要區(qū)別；

四货裹、Serial Old收集器

Serial Old是 Serial收集器的老年代版本嗤形；

特點(diǎn)

• 針對(duì)老年代；
• 采用"標(biāo)記-整理"算法（還有壓縮泪酱，Mark-Sweep-Compact）派殷；
• 單線程收集；

應(yīng)用場(chǎng)景

• 主要應(yīng)用于Client模式墓阀；
• 在JDK1.5及之前毡惜，與Parallel Scavenge收集器搭配使用（JDK1.6有Parallel Old收集器可搭配；
• 作為CMS收集器的后備預(yù)案斯撮，在并發(fā)收集發(fā)生Concurrent Mode Failure時(shí)使用

五经伙、 Parallel Old收集器

Parallel Old垃圾收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本；JDK1.6中才開(kāi)始提供勿锅；

特點(diǎn)

• 針對(duì)老年代帕膜；
• 采用"標(biāo)記-整理"算法；

• 多線程收集溢十；

  
  

應(yīng)用場(chǎng)景

• JDK1.6及之后用來(lái)代替老年代的Serial Old收集器垮刹；
• 特別是在Server模式，多CPU的情況下张弛；
• 這樣在注重吞吐量以及CPU資源敏感的場(chǎng)景荒典，就有了Parallel Scavenge加Parallel Old收集器的"給力"應(yīng)用組合酪劫；

設(shè)置參數(shù)

• "-XX:+UseParallelOldGC"：指定使用Parallel Old收集器；

六寺董、 CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

并發(fā)標(biāo)記清理（Concurrent Mark Sweep覆糟，CMS）收集器也稱為并發(fā)低停頓收集器（Concurrent Low Pause Collector）或低延遲（low-latency）垃圾收集器。

特點(diǎn)

• 針對(duì)老年代遮咖；
• 基于標(biāo)記-清除算法（不進(jìn)行壓縮操作滩字，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片）；
  -以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)御吞；
• 并發(fā)收集麦箍、低停頓
• 需要更多的內(nèi)存

應(yīng)用場(chǎng)景

• 與用戶交互場(chǎng)景較多的場(chǎng)景
• 希望系統(tǒng)停頓世家年最短，注重服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間
• 比如場(chǎng)景的web魄藕，B/S系統(tǒng)的服務(wù)器上的應(yīng)用

設(shè)置參數(shù)

"-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS收集器内列；

CMS收集器運(yùn)行過(guò)程

• 1、 初始標(biāo)記（CMS initial mark）
  僅標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象背率，速度很快话瞧，但是會(huì)Stop The World。
• 2 寝姿、并發(fā)標(biāo)記（CMS concurrent mark）
  進(jìn)行GC Roots Tracing的過(guò)程交排，標(biāo)記出剛才產(chǎn)生的集合中活的對(duì)象，應(yīng)用程序在運(yùn)行饵筑，并不能保障可以標(biāo)記所有的存活對(duì)象埃篓。
• 3、重新標(biāo)記（CMS remark）
  為了修正上一步并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)行導(dǎo)致標(biāo)記變動(dòng)的那部分對(duì)象的標(biāo)記記錄根资；
  需要Stop The World 停頓時(shí)間比初始標(biāo)記稍長(zhǎng)架专，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記時(shí)間短；
  采用多線程并行執(zhí)行來(lái)提升效率玄帕。
• 4部脚、并發(fā)清除（CMS concurrent sweep）
  回收所有垃圾對(duì)象。

整個(gè)過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除都可以與用戶線程一起工作裤纹；所以總體上說(shuō)委刘，CMS收集器的內(nèi)存回收過(guò)程與用戶線程一起并發(fā)執(zhí)行；

缺點(diǎn)

• 1鹰椒、對(duì)CPU資源非常敏感
  并發(fā)收集雖然不會(huì)暫停用戶線程锡移，但因?yàn)檎加靡徊糠諧PU資源，還是會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢漆际，總吞吐量降低淆珊。
  CMS的默認(rèn)收集線程數(shù)量是=(CPU數(shù)量+3)/4；
  當(dāng)CPU數(shù)量多于4個(gè)奸汇，收集線程占用的CPU資源多于25%套蒂，對(duì)用戶程序影響可能較大钞支；不足4個(gè)時(shí)，影響更大操刀，可能無(wú)法接受。
• 2婴洼、無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾
  在并發(fā)清除時(shí)骨坑，用戶線程新產(chǎn)生的垃圾，稱為浮動(dòng)垃圾柬采；只能留到下次GC清理欢唾，這使得并發(fā)清除時(shí)需要預(yù)留一定的內(nèi)存空間給用戶線程使用，不能像其他收集器在老年代幾乎填滿再進(jìn)行收集粉捻；
  可以認(rèn)為CMS所需要的空間比其他垃圾收集器大礁遣；
  "-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction"：設(shè)置CMS預(yù)留內(nèi)存空間；
  • JDK1.5默認(rèn)值為68%肩刃；
  • JDK1.6變?yōu)榇蠹s92%祟霍；
• 可能出現(xiàn)"Concurrent Mode Failure"失敗而導(dǎo)致另一次Full GC 。
  如果CMS預(yù)留內(nèi)存空間無(wú)法滿足程序需要盈包，就會(huì)出現(xiàn)一次"Concurrent Mode Failure"失敗;
  這時(shí)JVM啟用后備預(yù)案：臨時(shí)啟用Serail Old收集器沸呐，而導(dǎo)致另一次Full GC的產(chǎn)生；
  這樣的代價(jià)是很大的呢燥，所以CMSInitiatingOccupancyFraction不能設(shè)置得太大崭添。
• 3、產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片
  由于CMS基于"標(biāo)記-清除"算法叛氨，清除后不進(jìn)行壓縮操作呼渣；
  產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片會(huì)導(dǎo)致分配大內(nèi)存對(duì)象時(shí)，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存寞埠，從而需要提前觸發(fā)另一次Full GC動(dòng)作屁置。
  • 解決辦法
  • "-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection"：默認(rèn)開(kāi)啟
    使得CMS出現(xiàn)上面這種情況時(shí)不進(jìn)行Full GC，而開(kāi)啟內(nèi)存碎片的合并整理過(guò)程畸裳；
    但合并整理過(guò)程無(wú)法并發(fā)缰犁，停頓時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)；
  • "-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction"：設(shè)置執(zhí)行多少次不壓縮的Full GC后怖糊，來(lái)一次壓縮整理帅容；
    為減少合并整理過(guò)程的停頓時(shí)間；
    默認(rèn)為0伍伤，也就是說(shuō)每次都執(zhí)行Full GC并徘，都會(huì)進(jìn)行壓縮整理；

總結(jié)

總體來(lái)看扰魂，與Parallel Old垃圾收集器相比麦乞，CMS減少了執(zhí)行老年代垃圾收集時(shí)應(yīng)用暫停時(shí)間蕴茴；
但卻增加了新生代垃圾收集時(shí)應(yīng)用暫停的時(shí)間、降低了吞吐量而且需要占用更大的堆空間姐直；

七倦淀、G1收集器（Garbage-First）

特點(diǎn)

• 1、并行與并發(fā)
  • 面向服務(wù)器應(yīng)用的收集器
  • 能充分利用多CPU声畏、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì)撞叽；
  • 可以并行來(lái)縮短"Stop The World"停頓時(shí)間；
  • 也可以并發(fā)讓垃圾收集與用戶程序同時(shí)進(jìn)行插龄；
• 2愿棋、分代收集
  能獨(dú)立管理整個(gè)GC堆（新生代和老年代），而不需要與其他收集器搭配均牢；能夠采用不同方式處理不同時(shí)期的對(duì)象糠雨；
  雖然保留分代概念，但Java堆的內(nèi)存布局有很大差別 將整個(gè)堆劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region）徘跪；新生代和老年代不再是物理隔離甘邀，它們都是一部分Region（不需要連續(xù)）的集合；
• 3真椿、 結(jié)合多種垃圾收集算法鹃答，空間整合，不產(chǎn)生碎片
  從整體看突硝，是基于標(biāo)記-整理算法测摔；從局部（兩個(gè)Region間）看，是基于復(fù)制算法解恰；
  這是一種類似火車算法的實(shí)現(xiàn)锋八；都不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，有利于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行护盈；
• 4挟纱、 可預(yù)測(cè)的停頓：低停頓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)高吞吐量
  G1除了追求低停頓處，還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型腐宋；
  可以明確指定M毫秒時(shí)間片內(nèi)紊服，垃圾收集消耗的時(shí)間不超過(guò)N毫秒；

應(yīng)用場(chǎng)景

• 面向服務(wù)端應(yīng)用胸竞，針對(duì)具有大內(nèi)存欺嗤、多處理器的機(jī)器；
• 最主要的應(yīng)用是為需要低GC延遲卫枝，并具有大堆的應(yīng)用程序提供解決方案煎饼；
• 如：在堆大小約6GB或更大時(shí)，可預(yù)測(cè)的暫停時(shí)間可以低于0.5秒校赤；
• 用來(lái)替換掉JDK1.5中的CMS收集器吆玖；

設(shè)置參數(shù)

• "-XX:+UseG1GC"：指定使用G1收集器筒溃；
• "-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent"：當(dāng)整個(gè)Java堆的占用率達(dá)到參數(shù)值時(shí)，開(kāi)始并發(fā)標(biāo)記階段沾乘；默認(rèn)為45怜奖；
• "-XX:MaxGCPauseMillis"：為G1設(shè)置暫停時(shí)間目標(biāo)，默認(rèn)值為200毫秒意鲸；
• "-XX:G1HeapRegionSize"：設(shè)置每個(gè)Region大小烦周，范圍1MB到32MB；目標(biāo)是在最小Java堆時(shí)可以擁有約2048個(gè)Region怎顾；

為什么G1收集器可以實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)的停頓?

• 1、可以有計(jì)劃地避免在java堆上進(jìn)行全區(qū)域的垃圾收集漱贱；
  G1跟蹤各個(gè)Region獲得其收集價(jià)值大谢蔽怼（回收所獲得的空間大小以及回收所需要時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)值），在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表幅狮；每次根據(jù)允許的收集時(shí)間募强，優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region（名稱Garbage-First的由來(lái)）。這就保證了在有限的時(shí)間內(nèi)可以獲取盡可能高的收集效率崇摄；

一個(gè)對(duì)象被不同區(qū)域引用的問(wèn)題

判斷對(duì)象存活時(shí)擎值，是否需要掃描整個(gè)Java堆才能保證準(zhǔn)確？在其他的分代收集器逐抑，也存在這樣的問(wèn)題（而G1更突出）：新生代回收的時(shí)候不得不掃描老年代鸠儿？
無(wú)論G1還是其他分代收集器，JVM都是使用Remembered Set來(lái)避免全局掃描：
1厕氨、每個(gè)Region都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的Remembered Set进每；
2、 每次Reference類型數(shù)據(jù)寫操作時(shí)命斧，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)Write Barrier暫時(shí)中斷操作田晚；
3、然后檢查將要寫入的引用指向的對(duì)象是否和該Reference類型數(shù)據(jù)在不同的 Region（其他收集器：檢查老年代對(duì)象是否引用了新生代對(duì)象）国葬；
4贤徒、如果不同，通過(guò)CardTable把相關(guān)引用信息記錄到引用指向?qū)ο笏赗egion對(duì)應(yīng)的Remembered Set中汇四；
5接奈、進(jìn)行垃圾收集時(shí)，在GC Roots的枚舉范圍加入Remembered Set船殉，就可以保證不進(jìn)行全局掃描鲫趁，也不會(huì)有遺漏。

G1收集器運(yùn)行過(guò)程

• 1利虫、初始標(biāo)記（Initial Marking）
  僅標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象挨厚；并且修改TAMS(Next Top at Mark Start)堡僻，讓下一階段并發(fā)標(biāo)記時(shí)，用戶程序能夠在正確可用的Region中創(chuàng)建新的對(duì)象疫剃。需要"Stop The World"钉疫，但速度很快；
• 2 巢价、并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）
  • 進(jìn)行GC Roots Tracing的過(guò)程牲阁；
  • 剛才產(chǎn)生的集合中標(biāo)記出存活對(duì)象；
  • 耗時(shí)較長(zhǎng)壤躲，但應(yīng)用程序也在運(yùn)行城菊；
  • 并不能保證可以標(biāo)記出所有的存活對(duì)象；
• 3碉克、“最終標(biāo)記”（Final Marking）
  為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄凌唬； 上一階段對(duì)象的變化記錄在線程的Remembered Set Log；這里把Remembered Set Log合并到Remembered Set中漏麦；
  需要"Stop The World"客税，且停頓時(shí)間比初始標(biāo)記稍長(zhǎng)，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記短撕贞；采用多線程并行執(zhí)行來(lái)提升效率更耻；
• 4、 篩選回收（Live Data Counting and Evacuation）
  • 首先排序各個(gè)Region的回收價(jià)值和成本捏膨；
  • 然后根據(jù)用戶期望的GC停頓時(shí)間來(lái)制定回收計(jì)劃秧均；
  • 最后按計(jì)劃回收一些價(jià)值高的Region中垃圾對(duì)象；
    回收時(shí)采用"復(fù)制"算法脊奋，從一個(gè)或多個(gè)Region復(fù)制存活對(duì)象到堆上的另一個(gè)空的Region熬北，并且在此過(guò)程中壓縮和釋放內(nèi)存；可以并發(fā)進(jìn)行诚隙，降低停頓時(shí)間讶隐，并增加吞吐量；

這里有一個(gè)疑問(wèn) 篩選回收時(shí)會(huì)Stop The World嘛久又？
深入理解JAVA虛擬機(jī)第二版中是會(huì)的巫延。

內(nèi)存分配與回收策略

對(duì)于Client模式下的JVM來(lái)說(shuō)（只有32位的JDK安裝才有Client模式的JVM，64位的JDK只有Server模式的JVM）地消，默認(rèn)的新生代和老年代的垃圾收集器是單線程的Serial（復(fù)制算法炉峰，并且存在擔(dān)保機(jī)制，默認(rèn)Eden區(qū)和Survivor是8:1）和Serial Old（標(biāo)記-整理算法）脉执。下面將研究疼阔，在這種組合的情況下，JVM的內(nèi)存分配和回收策略（ParNew和Serial的組合也差不多）。

• 對(duì)象優(yōu)先分配到新生代的Eden區(qū)
• 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代：
  所謂的大對(duì)象就是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的JAVA對(duì)象婆廊，最典型的大對(duì)象就是那種很長(zhǎng)的字符串和數(shù)組迅细。經(jīng)常產(chǎn)生大對(duì)象容易導(dǎo)致額外的GC操作，JVM中提供了一個(gè)-XX：PretenureSizeThreshold參數(shù)（這個(gè)參數(shù)只對(duì)Serial和ParNew這兩個(gè)新生代垃圾收集器有效）淘邻，令大于這個(gè)參數(shù)的對(duì)象直接在老年代中分配茵典，這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝。為什么宾舅？就在于Serial使用的是復(fù)制算法统阿。
• 長(zhǎng)期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代
  JVM產(chǎn)生一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，首先將其放在新生代的Eden區(qū)中，并且隨著mirror GC的產(chǎn)生，大部分的對(duì)象都被回收了愉耙，那么“熬過(guò)”這次GC的對(duì)象呢？JVM給了每個(gè)對(duì)象一個(gè)“年齡計(jì)數(shù)器”蜻直，所謂的年齡計(jì)數(shù)器就是指，這個(gè)對(duì)象熬過(guò)第一次GC袁串，并且進(jìn)入了Survivor區(qū)中，那么就將這個(gè)對(duì)象的年齡設(shè)為1呼巷，之后囱修，每熬過(guò)一次GC，年齡+1王悍，當(dāng)這個(gè)值到達(dá)一個(gè)閥值（默認(rèn)15破镰，可通過(guò)-XX：MaxTenuringThreshold來(lái)設(shè)置）時(shí)，這個(gè)對(duì)象就會(huì)被移到老年代中压储。
• 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷
  為了更好適應(yīng)不同程序的內(nèi)存狀況鲜漩，JVM也不是要一個(gè)對(duì)象必須滿足MaxTenuringThreshold設(shè)置的年齡閥值才能進(jìn)入老年代。如果Survivor中的對(duì)象滿足同年齡（比如N）對(duì)象所占空間達(dá)到了Survivor總空間的一半的時(shí)候集惋，那么年齡大于或者等于N的對(duì)象都可以進(jìn)入老年代孕似，無(wú)需等待閥值。
• 空間分配擔(dān)保
  新生代采用復(fù)制算法刮刑，會(huì)造成空間的浪費(fèi)喉祭，故而提出了一種“空間擔(dān)保機(jī)制”來(lái)提高復(fù)制算法的空間利用率，使復(fù)制算法的浪費(fèi)從50%降到了10%雷绢。而老年代的內(nèi)存就充當(dāng)了這個(gè)擔(dān)保者泛烙，并且由于沒(méi)有其他內(nèi)存來(lái)?yè)?dān)保老年代，所以老年代如果不想產(chǎn)生空間內(nèi)存碎片那么只能使用“標(biāo)記-整理”算法翘紊。
  如何保證老年代有足夠的空間來(lái)執(zhí)行空間擔(dān)保機(jī)制呢蔽氨？Full GC，是否觸發(fā)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值判斷，即使不允許擔(dān)保失敗鹉究，也有可能發(fā)生擔(dān)保失敗宇立。
  當(dāng)發(fā)生YGC的時(shí)候，JVM都會(huì)檢測(cè)之前每次晉升到老年代的對(duì)象的平均大小是否大于老年代的剩余內(nèi)存空間坊饶，如果大于泄伪，則觸發(fā)Full GC；如果小于匿级，則查看HandlePromotionFailure設(shè)置是否允許擔(dān)保失旙巍；如果允許痘绎，則不會(huì)觸發(fā)Full GC津函，反之，觸發(fā)Full GC孤页，保證老年代有足夠的空間支持空間分配擔(dān)保成功尔苦。
  在每次GC發(fā)生的時(shí)候，我們也不知道到底會(huì)有多少對(duì)象被回收行施，又有多少對(duì)象能存活允坚。故而只好取之前每次回收晉升到老年代的對(duì)象的平均值作為經(jīng)驗(yàn)值來(lái)判斷，但是如果某次GC后存活對(duì)象激增蛾号，仍然會(huì)導(dǎo)致?lián)Ｊ〕硐睿敲粗荒苤匦逻M(jìn)行Full GC了，雖然這樣會(huì)繞個(gè)圈子鲜结，但是大部分情況下還是會(huì)將HandlePromotionFailure的值設(shè)為true展运，從而避免Full GC過(guò)于頻繁。換句話說(shuō)精刷，就是大部分情況拗胜，允許擔(dān)保失敗。