JVM垃圾回收器-如何正确选择垃圾回收器？

垃圾回收期分类

连线表示两款垃圾回收器可配合使用，目前JDK8最多的搭配是PS+PO

垃圾回收器介绍

• Serial：多个用户线程运行之后达到“安全点”，垃圾回收线程单线程回收新生代，采用复制算法实现，主要用于单CPU环境；
• ParNew：多个用户线程运行之后达到“安全点”，垃圾回收线程多线程并行回收新生代，采用复制算法实现，主要用于多CPU环境；

-XX:ParallelGCThreads指定线程数

• PS：多个用户线程运行之后达到“安全点”，垃圾回收线程多线程并行回收新生代，采用复制算法实现，优点是无需设置新生代Eden区和Survivor区比例和晋升老年代年龄，自动监控JVM运行状况，达到最优的暂停时间和吞吐量；

-XX:MaxGCPauseMillis 指定最大的垃圾收集暂停时间
-XX:GCRatio 指定吞吐量

• Serial Old：多个用户线程运行之后达到“安全点”，垃圾回收线程单线程回收老年代，采用标记-整理算法实现，主要用于单CPU环境；
• PO：多个用户线程运行之后达到“安全点”，垃圾回收线程多线程并行回收老年代，采用标记-整理算法实现，主要用于多CPU环境；
• CMS：多个垃圾回收线程与多个用户线程并发并行的回收老年代，依次包含初始标记，并发标记，重新标记，并发清除等4个过程；
• G1：将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region)，可独立的管理整个堆内存，Region之间是基于复制算法实现，整体上是基于标记-整理算法实现，采用Remembered Set记录每个region的引用信息避免全堆扫描，G1具备以下特点：
  1. 并行与并发：使用多个CPU缩短暂停时间；
  2. 分代收集：保留分代概念，独立的管理整个堆内存；
  3. 空间整合：复制算法和标记-整理算法相结合，不会产生内存碎片；
  4. 可预测的停顿：建立可预测的停顿时间模型；
• ZGC：分区回收大内存堆空间，适用于大内存；
• Shenandoah：不分代垃圾回收；
• Epsilon：一旦java的堆被耗尽，jvm就直接关闭。

并发与并行

• 并行：多个垃圾回收线程并行工作，用户线程处于等待状态
• 并发：垃圾回收线程与用户线程同时执行，但不一定是并行，可能会交替执行

内存分配与回收策略

• 对象优先在Eden区分配：首先寻找空闲的堆空间，一种是指针碰撞，一种是空闲列表，再在堆空间上分配该对象所需的空间，一种是CAS分配，一种是TLAB分配，当没有足够的空间时则触发Minor GC
• 大对象直接进入老年代：大量连续内存空间的Java对象直接分配到老年代，避免在新生代上来复制，Serial和ParNew收集器上可通过

-XX:PretenureSize指定大对象大小

• 长期存活的对象将进入老年代：经过一次Minor GC的对象仍然存活，则分代年龄+1，超过阈值则进入老年代，可通过

-XX:MaxTenuringThreshold设置分代年龄的阈值

• 动态分代年龄判断：如果Survivor区中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor区空间的一半，则分代年龄大于或等于该年龄的对象直接进入老年代
• 空间分配担保：Minor GC前虚拟机会检测老年代最大可用的连续空间十分大于新生代所有对象的总空间，如果大于，Minor GC安全，否则查看HandlePromotionFailure十分运行担保，如果允许则检测老年代最大可用连续空间是否大于历次晋升老年代对象的平均大小，如果大于，则Minor GC，否则Full GC