JVM详述（七），GC垃圾收集器

Java堆内存分为新生代和老年代两部分，新生代主要使用复制和标记-清楚回收算法，老年代主要使用标记-整理垃圾回收算法，因此Java虚拟中针对新生代和老年代分别提供了多种不同的垃圾收集器。

Serial垃圾收集器

Serial是最基本的垃圾收集器，使用复制算法，曾经是JDK1.3之前新生代的唯一垃圾收集器，Serial是一个单线程的收集器，它不仅仅只会使用一个CPU或一条线程去完成垃圾收集工作，并且在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束。
Serial垃圾收集器虽然在收集垃圾过程中需要暂停其他所有工作线程，但是它更加简单搞笑，对于限定单个CPU环境来说，没有线程交互的开销，可以获得更高的单线程垃圾收集效率，因此Serial垃圾收集器依然是Java虚拟机运行在Client模式下默认的新生代垃圾收集器。

Serial Old收集器

Serial Old是Serial垃圾收集器老年代版本，它同样是个单线程的收集器，使用标记-整理算法，这个收集器主要也是运行在Client默认的Java虚拟机默认的老年代收集器。
在Serial模式下，主要有两个用途：

• 在JDK1.5之前版本中与新生代的Parallel Scavenge收集器搭配使用。
• 作为老年代中使用的CMS收集器的后备垃圾收集方案。

新生代Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器工作原理类似，都是多线程的收集器，使用复制算法，在垃圾收集过程中都需要暂停所有的工作原理。

ParNew垃圾收集器

ParNew垃圾收集器其实是Serial收集器的多线程版本，使用复制算法，除了使用多线程进行垃圾收集外，其他行为与Serial收集器完全一样，ParNew垃圾收集器在垃圾收集过程中同样也要暂停所有其他的工作线程。
ParNew收集器默认开启和CPU数目相同的线程数，可以通过-XX-ParallelGCThreads参数来限制垃圾收集器的线程数。
ParNew虽然除了多线程和Serial收集器几乎完全一样，但是ParNew垃圾收集器是很多Java虚拟机运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。

Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器也是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（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】），高吞吐量可以最高效率的利用CPU时间，尽快的完成程序的运算任务，主要适用在后台运算而不需要太多交互的任务，自适应调节策略也是Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别。

Parallel Old收集器

Parallel Old收集器是Parallel Scavenge的老年代版本，使用多线程标记-整理算法，在JDK1.6开始提供。
在JDK1.6之前，新生代使用Parallel Scavenge收集器只能搭配Serial Old收集器，只能保证新生代的吞吐量优先，无法保证整体的吞吐量，Parallel Old正是为了老年代同样提供吞吐量优先的垃圾收集器，如果系统对吞吐量要求比较高，可以优先考虑新生代Parallel Scavenge和老年代Parallel Old收集器搭配的策略。

CMS收集器

Concurrent mark sweep（CMS）收集器是一种老年代垃圾收集器，主要目标是收获最短垃圾回收停顿时间，和其他老年代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。
最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。
CMS工作机制相比其他垃圾收集器来说更加复杂，整个阶段分为四个阶段：

• 初始标记：只是标记一下GC Roots能直接联系关联的对象，速度很快，仍然需要暂停所有的工作线程。
• 并发标记：进行GC Roots跟踪的过程，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。
• 重新标记：为了修正正在并发标记期间，因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，仍然需要暂停所有的工作线程。
• 并发清除：清除GC Roots不可达对象，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程，由于耗时最长的并发标记和并发清除过程中，垃圾收集线程可以和用户一起并发工作，所以总体上来看CMS收集器的内存回收和用户线程一起并发地执行。
  

G1收集器

Garbage first垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果，相比CMS收集器，G1收集器有两个突出改进：

• 基于标记-整理算法，不产生内存碎片。
• 可以非常精确的控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。

G1收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保G1收集器可以在优先时间获得最高的垃圾收集效率。