垃圾收集器(上)
垃圾收集器(上)
描述： java虚拟机规范并未对垃圾收集器的具体实现做规范，所以不同厂商、不同版本虚拟机实现不一致；但一般都会提供参数能够进行垃圾回收器之间的组合。
前言
注： 基于JDK1.7Update14之后的HotSpot虚拟机
新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge；
老年代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS；
G1 收集器
上图展示了7种收集器，白色区域为新生代收集器，灰色区域为老年代收集器。如果两个收集器之间存在连线，就说明它们可以搭配使用。
任何虚拟机都需要集合具体环境、场景等进行合理选择，只有最合适的。
1. Serial收集器
Serial收集器是一个新生代收集器，单线程收集器，使用复制算法，单线程，指不仅仅只会使用一个CPU或者一条收集线程去完成垃圾收集，更重要的是它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有线程的工作
如图展示： 在安全点需要暂停所有用户线程，（Stop The World）
Serial收集器是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器。其优点：简单而高效（与其他收集器的单线程比），对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器减少了线程交互的开销。 所以运行在Client模式下的虚拟机来说是一个不错的选择。
总结：
| 描述项 | 具体细节 |
|---|---|
| 特点描述 | 针对新生代，复制算法、单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程，直到完成(Stop the world) |
| 应用场景 | 虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器 |
| 优点 | 简单高效（与其他收集器的单线程相比） |
| 缺点 | JVM在后台自动发起和自动完成的，把用户正常的工作线程全部停掉，即GC停顿 会带给用户不良的体验 |
2. ParNew 收集器
ParNew收集器其实就是serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集之外，其余行为与Serial收集器一样；实现上，也共用了相当多的代码。
虽然与Serial收集器只是在收集垃圾时采用多线程外，没有其他太多的变化。但是它确实许多运行在Service模式下虚拟机中首选的新生代收集器，其中一个与性能无关的原因就是除了
Serial收集器外，目前只有ParNew收集器能与CMS收集器配合工作。
ParNew 收集器也是使用 -XX:+UseConcMarkSeepGC选项后的默认新生代收集器，也可以使用-XX:UseParNewGC选项来强制指定;
默认开启的垃圾收集器线程数就是CPU数量，可通过-XX：parallelGCThreads参数来限制收集器线程数
Serial收集器 VS ParNew收集器：
单CPU，ParNew 不会比Serial收集效果更好，但是随着CPU的数量增加。ParNew则在GC时对系统资源有效利用更好
参数小节：
"-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS后，会默认使用ParNew作为新生代收集器；
"-XX:+UseParNewGC"：强制指定使用ParNew；
"-XX:ParallelGCThreads"：指定垃圾收集的线程数量，ParNew默认开启的收集线程与CPU的数量相同；总结：
| 描述项 | 具体细节 |
|---|---|
| 特点描述 | 除了垃圾收集采用多线程外，其余的行为、特点和Serial收集器一样 |
| 应用场景 | 在Server模式下，ParNew收集器是一个非常重要的收集器，因为除Serial外，目前只有它能与CMS收集器配合工作 |
| 优点 | 随着CPU数量增加，在GC时对资源利用更好 |
3. Parallel Scavenge收集器
Parallel Scavenge收集器也是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行多线程收集器。parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量。吞吐量= 程序运行时间/(程序运行时间 + 垃圾收集时间)，虚拟机总共运行了100分钟。其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。
短停顿时间适合和用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验。高吞吐量适合高效利用CPU，主要用于后台运算不需要太多交互
参数介绍：
Parallel Scavenge收集器提供两个参数用于精确控制吞吐量； 一个GC自适应参数：
| 参数 | 描述 |
|---|---|
| -XX:MaxGCPauseMillis | 控制最大垃圾收集停顿时间，是一个大于0的毫秒数 |
| -XX:GCTimeRatio | 设置垃圾收集时间占总时间的比率，0 |
| -XX：UseAdaptiveSizePolicy | 当这个参数打开之后，就不需要手工指定新生代的大小、Eden与Survivor区的比例、晋升老年代对象年龄等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种调节方式称为GC自适应的调节策略(GC Ergonomics) |
注：
- MaxGCPauseMillis 允许的值是一个大于 0 的毫秒数，收集器将尽可能保证回收花费的时间不超过这个设定值，
但是并不是将这个值设置的稍小一点，就能使系统的垃圾回收速度变的更快，
原因是GC停顿时间缩短是以牺牲吞吐量和新生代空间来换取的。
MaxGCPauseMillis 参数设置小，系统吧新生代调小，虽然收集一次时间变短，但是也会导致垃圾收集发生更加频繁。 - 选项-XX:GCTimeRatio=19，设置了垃圾收集时间占总时间的5%–1/(1+19)
- UseAdaptiveSizePolicy 可以做为Paralle Scavenge 与 ParNew的区别
总结：
| 描述项 | 具体细节 |
|---|---|
| 特点描述 | 也称为吞吐量收集器（Throughput Collector），新生代收集器；采用复制算法；多线程收集 |
| 应用场景 | 高吞吐量为目标，即减少垃圾收集时间，让用户代码获得更长的运行时间； 当应用程序运行在具有多个CPU上，对暂停时间没有特别高的要求时，即程序主要在后台进行计算，而不需要与用户进行太多交互 |
| GC自适应的调节策略 | JVM会根据当前系统运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数，以提供最合适的停顿时间或最大的吞吐量 |
4. Serial Old 收集器
Serial Old是 Serial收集器的老年代版本
| 描述项 | 具体细节 |
|---|---|
| 特点描述 | Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器，使用标记－整理算法 |
| 应用场景 | Serial Old收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用 |
两大用途：
- 一种用途是在JDK 1.5以及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用
- 另一种用途就是作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生
Concurrent Mode Failure时使用
5. Parallel Old收集器
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。
在JDK 1.6才开始提供的
由于之前有一个Parallel Scavenge新生代收集器，，但是却无老年代收集器与之完美结合，只能采用Serial Old老年代收集器，但是由于Serial Old收集器在服务端应用性能上低下（无法充分利用多CPU资源），其吞吐量反而不一定有PreNew+CMS组合给力
直到Parallel Old(1.6)收集器出现后，“吞吐量优先”收集器终于有了比较名副其实的应用组合。
应用场景：在注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，都可以优先考虑Parallel Scavenge加Parallel Old收集器
设置参数： “-XX:+UseParallelOldGC”：指定使用Parallel Old收集器；
总结：
| 描述项 | 具体细节 |
|---|---|
| 特点描述 | 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，它同样是一个多线程收集器，使用标记－整理算法 |
| 应用场景 | 注重吞吐量以及CPU资源敏感的场景，用Parallel Scavenge加Parallel Old组合 |
后记：
- 介绍了三种新生代收集器，都采用复制算法(Copying)；两个老年代，都采用标记整理(Mark-Compact)
- CMS 和 G1 再单独一节重点讲解。
参考：
- 《深入理解java虚拟机》–周志明
- Java虚拟机垃圾回收(三) 7种垃圾收集器：主要特点 应用场景 设置参数 基本运行原理
- HotSpot垃圾收集器