JVM-垃圾收集器详解

一：JDK1.7之后Hotspot虚拟机使用的垃圾收集器

如下图所示，若两个收集器之间存在连线，说明它们可以搭配使用。

二：Serial收集器

Serial收集器是最基本的，发展历史最悠久的收集器，是一个单线程的收集器，只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作，而且在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。

暂停其他所有的工作线程，这个过程被称为“Stop The World”，由虚拟机在后头自动发起和自动完成，在用户不可见的情况下把用户正常工作的线程全部停止。

Serial收集器的优点是简单高效。

三：ParNew收集器

ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本，使用多条线程进行垃圾收集，其他都与Serial收集器一样。

四：Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器是使用复制算法的，并行多线程收集器。该收集器的特点是达到一个可控制的吞吐量（吞吐量优先），吞吐量是CPU用于运行用户代码时间与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+垃圾回收时间）。

吞吐量高可以高效的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，主要适合后台运算多而不需要太多交互的任务。

Parallel Scavenge收集器提供了两个参数精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间的-XX:MaxGCPauseMillis参数，以及直接设置吞吐量大小的-XX:GCTimeRatio参数。

参数-XX:UseAdaptiveSizePolicy，打开这个参数，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整各种参数以提高最适合的停顿时间或最大的吞吐量。

五：Serial Old收集器

Serial Old是Serial收集器的老年代版本，也是单线程的收集器，使用“标记-整理”算法。

在Server模式下，它主要有两个用途：一是在JDK1.5及以后的版本中，与Parallel Scavenge收集器搭配使用；二是作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用。

六：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”

七：CMS收集器

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。基于“标记-清除”算法实现。

垃圾收集过程主要分为四个阶段：

初始标记
并发标记
重新标记
并发清除

初始标记、重新标记仍需要“Stop The World”，初始标记只标记GC roots 能直接关联的对象，速度快；并发标记就是进行GC Roots Tracing的过程，重新标记是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运行，而导致标记发生变动的那部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般比初始标记稍长，但远比并发标记时间短。

CMS优点：并发收集，低停顿

CMS缺点：

（1）对CPU资源敏感。面向并发设计的程序都对CPU资源比较敏感。在并发阶段，虽然不会导致用户线程停顿，但是因为占用了一部分线程（CPU资源）而导致应用程序变慢总吞吐量会降低。

（2）无法处理浮动垃圾，可能会出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC。
因为并发清除阶段，用户线程还在运行，就可能会有新的垃圾产生，这部分垃圾出现在标记过程之后，只能留待下次GC回收，这部分垃圾称为“浮动垃圾”。

（3）产生大量空间碎片，因为使用的是标记-清除算法。

八：G1收集器

G1（Garbage-First）收集器是面向服务端应用的垃圾收集器。

优势：

（1）并行与并发：充分利用多CPU，多核的优势，使用多个CPU来缩短Stop The World停顿时间。部分原本需要停顿java线程执行GC动作，G1收集器仍然可以使用并发的方式让java程序继续运行。

（2）分代收集：而且可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆。

（3）空间整合：G1整体上是基于标记-整理算法实现，从局部（两个region之间）来看是基于复制算法实现，这意味着G1运行期间不会产生内存碎片。

（4）可预测停顿：这是相比CMS的一大优势，G1不仅能降低停顿时间，而且还能建立可预测停顿时间模型，指定在一个长度为M毫秒的时间片内，GC收集时间不得超过N毫秒。

G1垃圾收集过程：

初始标记
并发标记
最终标记
筛选回收

初始标记，标记GC Roots直接关联的对象，并修改TAMS（Next Top at Mark Start）的值，让下一阶段用户程序并发运行时，能在正确的region（在使用G1收集器时，将java堆划分为多个大小相等的独立区域[region]，虽然还保留新生代，老年代的概念，但两者不再是物理隔离了，它们都是一部分region[不需要连续]的集合）中创建新对象，这阶段需要停顿线程，但耗时很短。

并发标记从GC Roots开始对堆中对象进行可达性分析，找出存活对象，这阶段耗时较长，但可与用户线程并发执行。

最终标记修正在并发标记期间，因用户线程继续运行而导致的标记产生变动的那部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程Remembered Set Logs里，最终标记时，将Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set 中，这阶段需要停顿线程，但可以并行执行。

筛选回收时，对各个region的回收价值（可回收的内存大小）和成本（回收耗费的时间）进行排序，根据用户期望的GC停顿时间制定回收计划。

九：垃圾收集器参数介绍

note：注意在讨论垃圾收集器的上下文语境中

并行（Parallel）：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍处于等待状态。

并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（不一定是并行，可能是交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行于另一个CPU上。