JVM中的垃圾收集器

垃圾收集器

  前面介绍的收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。这里讨论的是JDK1.7 Update14之后的HotSpot虚拟机。该虚拟机包含的收集器如下:

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注意:到现在为止还没有一个完美的收集器，通过比较我们可以在具体的应用中选择最合适的收集器，这个是我们的目的。

Serial

  Serial是最基本的，发展历史最悠久的收集器。单线程，垃圾收集的时候必须暂停所有其他的工作现场，直到他结束。

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特点：单线程。 缺点：单线程，在需要收集的内存比较大的情况下"stop the world"停顿时间难以接受 优点：简单高效(与其他收集器的单线程相比) 使用场景:在Client模式下运行的虚拟机来说是个不错的选择。

ParNew

  ParNew其实就是Serial的多线程版本。除了使用多条线程来继续垃圾收集之外，其余行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The Worl、对象分配规则、回收策略等都与Serial 收集器完全一样。，ParNew收集器的工作过程如下:

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  ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选新生代收集器，其中有一个与性能无关但很重要的原因是，除Serial收集器之外，目前只有ParNew它能与CMS收集器配合工作,CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器，随后会介绍。

Parallel Scavenge

  Parallel Scavenge是一个新生代收集器，也是使用复制算法的收集器，也是并行的多线程收集器，其设计目的是达到一个可控制的吞吐量Throughput),所谓吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值，即 吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）   适合后台应用等对交互相应要求不高的场景。是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数。

Serial Old

  是Serial收集器的老年代版本，同样是一个单线程收集器。使用标记整理算法。这个收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。 如果在Server模式下，主要两大用途：

1. 在JDK1.5以及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用
2. 作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用

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Parallel Old

  Parallel Old 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法。这个收集器在jdk1.6中才开始提供

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在注重吞吐量已经CPU资源敏感的场合都可以优先使用Parallel Scavenge加Parallel Old收集器。

CMS

  CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务器的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。CMS收集器就非常符合这类应用的需求   CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的。它的运作过程相对前面几种收集器来说更复杂一些，整个过程分为4个步骤：

1. 初始标记 仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快。
2. 并发标记 进行GC Roots 跟踪(Tracing)的过程
3. 重新标记 修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些，但比并发标记时间短
4. 并发清除 整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以，从总体上来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。

其中，初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”.

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CMS收集器主要优点：并发收集，低停顿。 CMS三个明显的缺点：

1. CMS收集器对CPU资源非常敏感。CPU个数少于4个时，CMS对于用户程序的影响就可能变得很大，为了应付这种情况，虚拟机提供了一种称为“增量式并发收集器”的CMS收集器变种。所做的事情和单CPU年代PC机操作系统使用抢占式来模拟多任务机制的思想
2. CMS收集器无法处理浮动垃圾，可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC的产生。在JDK1.5的默认设置下，CMS收集器当老年代使用了68%的空间后就会被激活，这是一个偏保守的设置，如果在应用中蓝年代增长不是太快，可以适当调高参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提高触发百分比，以便降低内存回收次数从而获取更好的性能，在JDK1.6中，CMS收集器的启动阀值已经提升至92%。
3. CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器，手机结束时会有大量空间碎片产生。空间碎片过多，可能会出现老年代还有很大空间剩余，但是无法找到足够大的连续空间来分配当前对象，不得不提前出发FullGC。为了解决这个问题，CMS收集器提供了一个-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection开关参数（默认就是开启的），用于在CMS收集器顶不住要进行FullGC时开启内存碎片合并整理过程，内存整理的过程是无法并发的，空间碎片问题没有了，但停顿时间变长了。虚拟机设计者还提供了另外一个参数-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction,这个参数是用于设置执行多少次不压缩的Full GC后，跟着来一次带压缩的（默认值为0，标识每次进入Full GC时都进行碎片整理）

G1

  G1(Garbage-First)是一款面向服务器端应用的垃圾收集器。与其他收集器比较，G1具体如下特点

1. 并行于并发：G1能充分利用CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU（CPU或者CPU核心）来缩短stop-The-World停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。
2. 分代收集：虽然G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆，但是还是保留了分代的概念。它能够采用不同的方式去处理新创建的对象和已经存活了一段时间，熬过多次GC的旧对象以获取更好的收集效果。
3. 空间整合：与CMS的“标记–清理”算法不同，G1从整体来看是基于“标记整理”算法实现的收集器；从局部上来看是基于“复制”算法实现的。
4. 可预测的停顿：这是G1相对于CMS的另一个大优势，降低停顿时间是G1和ＣＭＳ共同的关注点，但Ｇ１除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内，

  用G1收集器时，Java堆的内存布局是整个规划为多个大小相等的独立区域（Region）,虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分Region的集合。

  G1收集器之所以能建立可预测的停顿时间模型，是因为它可以有计划地避免在真个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获取的空间大小以及回收所需要的时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region（这也就是Garbage-First名称的又来）。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽量可能高的灰机效率

G1 内存“化整为零”的思路

  在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆扫描也不会遗漏。 如果不计算维护Remembered Set的操作，G1收集器的运作大致可划分为一下步骤：

（1）初始标记

（2）并发标记

（3）最终标记

（4）筛选回收

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如果追求低停顿G1是个不错的选择，如果追求吞吐量那么G1并不会带来特别的好处~

参考《深入理解java虚拟机》