垃圾收集器

一、serial收集器

新生代收集器，最基礎(chǔ)的收集器，單線程。進(jìn)行垃圾收集時(shí)必須暫停其他所有工作線程，stop the world

二、parnew收集器

新生代收集器，實(shí)質(zhì)上是serial收集器的多線程版本。除了serial，只有它能和CMS收集器(老年代收集器)配合工作。隨著處理器核心數(shù)越來(lái)越多，parnew比serial有著更好的性能。(但如果是單核心處理器，parnew一定不會(huì)比serial有更好的性能)

三、parallel scavenge收集器

新生代收集器，基于標(biāo)記復(fù)制算法實(shí)現(xiàn)，并行收集，Parallel Scavenge的諸多特性從表面上看和ParNew非常相似。Parallel Scavenge收集器的特點(diǎn)是它的關(guān)注點(diǎn)與其他收集器不同，CMS等收集器的關(guān)注點(diǎn)是盡可能地縮短垃圾收集時(shí)用戶(hù)線程的停頓時(shí)間，而Parallel Scavenge收集器的目標(biāo)則是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量（Throughput）。

高吞吐量意味著最高效率的運(yùn)行計(jì)算機(jī)資源，盡快完成計(jì)算任務(wù)，主要用在后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的分析任務(wù)。

四、serial old收集器

Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同樣是一個(gè)單線程收集器，使用標(biāo)記-整理算法。和serial一樣，它的主要作用也是曾經(jīng)供客戶(hù)端模式下hotspot虛擬機(jī)使用。在服務(wù)端，它可以和Parallel Scavenge配合使用，也可以作為CMS失敗的備選方案。

五、parallel old收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多線程并發(fā)收集，基于標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)。在它 出現(xiàn)之前Parallel Scavenge不能與CMS搭配使用，所以只能與serial old搭配使用，這樣的吞吐量不一定有parallel new 搭配CMS高。但是當(dāng)parallel old出現(xiàn)之后，在注重 吞吐量或者處理器資源較為稀缺的場(chǎng)合，都可以?xún)?yōu)先考慮Parallel Scavenge加Parallel Old收集器這個(gè)組合。

六、CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。CMS非常適合互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站或者基于瀏覽器的B/S系統(tǒng)，因?yàn)榭梢允鬼憫?yīng)時(shí)間盡可能短，提供給用戶(hù)良好的交互體驗(yàn)。CMS是基于標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)的，它的過(guò)程有四個(gè)步驟：初始標(biāo)記-并發(fā)標(biāo)記-重新標(biāo)記-并發(fā)清除

在初始標(biāo)記和重新標(biāo)記的過(guò)程都發(fā)生了”stop the world”。
初始標(biāo)記時(shí)間很短，就是標(biāo)記一下GC roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象。
并發(fā)標(biāo)記時(shí)間比較長(zhǎng)，是從GC roots直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象開(kāi)始遍歷整個(gè)對(duì)象圖。這個(gè)過(guò)程是和用戶(hù)進(jìn)程并發(fā)進(jìn)行的。
重新標(biāo)記是為了修正并發(fā)標(biāo)記過(guò)程中因用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致標(biāo)記發(fā)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象標(biāo)記記錄。這個(gè)過(guò)程會(huì)比初始標(biāo)記長(zhǎng)一點(diǎn)，但也遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記時(shí)間短。
并發(fā)清除階段就是清理刪除掉標(biāo)記階段判斷已經(jīng)死亡的對(duì)象，由于不需要移動(dòng)存活的對(duì)象，所以也可以和用戶(hù)進(jìn)程并發(fā)進(jìn)行。CMS收集器是 HotSpot虛擬機(jī)追求低停頓的第一次成功嘗試，但它還是有三個(gè)明顯的缺點(diǎn)的：1、對(duì)處理器資源非常敏感。在并發(fā)階段會(huì)占用一些性能，導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢。CMS默認(rèn)啟動(dòng)的回收線程數(shù)是（處理器核心數(shù)量 +3）/4，當(dāng)處理器的核心數(shù)小于4個(gè)時(shí)，CMS對(duì)用戶(hù)程序的影響就會(huì)變得很大。為了應(yīng)對(duì)這種情況，虛擬機(jī)提供了一種稱(chēng)為“增量式并發(fā)收集器”（Incremental Concurrent Mark Sweep/i-CMS）的CMS收集器變種，這會(huì)使垃圾收集的過(guò)程變長(zhǎng)，用戶(hù)程序受到的影響小一點(diǎn)。
2、然后，由于CMS收集器無(wú)法處理“浮動(dòng)垃圾”（Floating Garbage），有可能出現(xiàn)“Con-current Mode Failure”失敗進(jìn)而導(dǎo)致另一次完全“Stop The World”的Full GC的產(chǎn)生。(浮動(dòng)垃圾：在進(jìn)行并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清理時(shí)，用戶(hù)程序產(chǎn)生的垃圾，但它們是出現(xiàn)在標(biāo)記過(guò)程結(jié)束后，只能留到下一次垃圾收集再被清理。) 同樣也是由于在垃圾收集階段用戶(hù)線程還需要持續(xù)運(yùn)行，那就還需要預(yù)留足夠內(nèi)存空間提供給用戶(hù)線程使用，因此CMS收集器不能像其他收集器那樣等待到老年代幾乎完全被填滿了再進(jìn)行收集，必須預(yù)留一部分空間供并發(fā)收集時(shí)的程序運(yùn)作使用。在JDK 5的默認(rèn)設(shè)置下，CMS收集器當(dāng)老年代使用了68%的空間后就會(huì)被激活，到了JDK6這個(gè)值被提升到了92%，這可以降低回收的頻率。但面對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)是：如果CMS運(yùn)行期間預(yù)留的內(nèi)存不夠用戶(hù)程序運(yùn)行，則會(huì)并發(fā)失敗，虛擬機(jī)不得不停止用戶(hù)程序，使用serial old進(jìn)行老年代的垃圾回收。
3、CMS是一款基于“標(biāo)記-清除”算法實(shí)現(xiàn)的收集器，這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存中有大量的碎片空間。這就會(huì)出現(xiàn)往往老年代還有很多剩余空間，但卻無(wú)法找到足夠大的連續(xù)空間來(lái)分配當(dāng)前對(duì)象，而不得不觸發(fā)一次full GC。CMS收集器提供了一個(gè)-XX：+UseCMS-CompactAtFullCollection開(kāi)關(guān)參數(shù)，來(lái)使CMS收集器不得不進(jìn)行Full GC時(shí)開(kāi)啟內(nèi)存碎片的合并整理過(guò)程，不過(guò)整理內(nèi)存會(huì)移動(dòng)存活對(duì)象不能進(jìn)行并發(fā)，這又使用戶(hù)停頓時(shí)間變長(zhǎng)。因此虛擬機(jī)設(shè)計(jì)者們還提供了另外一個(gè)參數(shù)-XX：CMSFullGCsBefore- Compaction，這個(gè)參數(shù)是在CMS經(jīng)歷過(guò)若干次不用整理內(nèi)存的full GC后，下次full GC前進(jìn)行內(nèi)存整理。

七、Garbage First收集器

Garbage First（簡(jiǎn)稱(chēng)G1）收集器是垃圾收集器技術(shù)發(fā)展歷史上的里程碑式的成果，它開(kāi)創(chuàng)了收集器面向局部收集的設(shè)計(jì)思路和基于Region的內(nèi)存布局形式。G1收集器是把Java堆劃分為多個(gè)大小相等獨(dú)立區(qū)域(region)，每個(gè)region都可以根據(jù)需要去扮演新生代的survivor、eden或者老年代，收集器也根據(jù)它們扮演的不同角色采取不同的策略。
對(duì)于大小超過(guò)Region容量一半的對(duì)象，都被認(rèn)為是大對(duì)象，它們都被放在特定的Humongous區(qū)域，一般把這個(gè)區(qū)域當(dāng)成老年代來(lái)看待。
Region是單次回收的最小單位，后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，存儲(chǔ)著每個(gè)Region回收的價(jià)值，每次根據(jù)最大停頓時(shí)間去優(yōu)先回收那些價(jià)值更高的Region。

G1收集器存在的一些技術(shù)難題：
1、將Java堆分成了多個(gè)Region，里面存在跨Region引用對(duì)象?？梢允褂糜洃浖苊馊炎鳛镚C Roots掃描，不過(guò)每個(gè)Region都要維護(hù)自己的記憶集。
2、在并發(fā)標(biāo)記階段保證收集線程與用戶(hù)線程互不干擾。CMS采用的是增量更新算法實(shí)現(xiàn)，G1 收集器則是通過(guò)原始快照（SATB）算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。G1收集器設(shè)計(jì)了兩個(gè)名為T(mén)AMS（Top at Mark Start）的指針，在并發(fā)回收時(shí)新分配的對(duì)象都要在這兩個(gè)指針之上，這也就不會(huì)標(biāo)記到新分配的對(duì)象。當(dāng)回收速度小于分配速度導(dǎo)致沒(méi)有空間分配給新對(duì)象時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致full GC
3、建立一個(gè)可靠的停頓預(yù)測(cè)模型。G1收集器是以衰減平均值來(lái)實(shí)現(xiàn)停頓預(yù)測(cè)模型的。衰減平均值更意味著最近的平均值，也就是越新的統(tǒng)計(jì)狀態(tài)權(quán)重越高。

G1收集器的回收過(guò)程大致分為四個(gè)階段：初始標(biāo)記、并發(fā)標(biāo)記、最終標(biāo)記、篩選回收。
初始標(biāo)記：標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，并修改TAMS指針的值
并發(fā)標(biāo)記：遞歸掃描整個(gè)堆里的對(duì)象，找出需要進(jìn)行回收的對(duì)象，這個(gè)過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，但是可以和用戶(hù)線程并發(fā)進(jìn)行。還要重新處理SATB記錄下在并發(fā)階段有變動(dòng)的對(duì)象引用。
最終標(biāo)記：處理并發(fā)標(biāo)記結(jié)束后仍遺留下來(lái)的少量SATB記錄。
篩選回收：對(duì)各個(gè)Region的回收價(jià)值和成本進(jìn)行分析，根據(jù)用戶(hù)預(yù)期停頓時(shí)間制作回收計(jì)劃。把決定回收的Region的存活對(duì)象復(fù)制到其他空的Region中，然后再把決定回收的Region全部清理。

一般來(lái)講，小內(nèi)存的應(yīng)用CMS性能會(huì)優(yōu)于G1，大內(nèi)存的應(yīng)用反之，這個(gè)Java堆容量堆平衡點(diǎn)大概在6-8GB之間。

八、收集器的權(quán)衡

一般進(jìn)行收集器的選擇時(shí)，主要考慮三方面：應(yīng)用程序所注重的點(diǎn)是什么，運(yùn)行應(yīng)用的硬件情況，使用的JDK版本
比如是面向用戶(hù)的B/S系統(tǒng)，那么低延遲就比較重要。如果有預(yù)算但沒(méi)有調(diào)優(yōu)經(jīng)驗(yàn)，就適合商業(yè)技術(shù)支持的專(zhuān)有解決方案，可以使用C4收集器；如果沒(méi)有足夠預(yù)算就可以試試ZGC。
如果接手的是遺留系統(tǒng)，JDK版本比較低，就可以根據(jù)堆內(nèi)存大小選擇收集器，在4-6GB可以選擇CMS，更大內(nèi)存就可以選擇G1。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-687702.html

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