一、垃圾收集器概述
垃圾收集器是垃圾回收算法（标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法、火车算法）的具体实现，不同商家、不同版本的JVM所提供的垃圾收集器可能会有很在差别，本文主要介绍HotSpot虚拟机中的垃圾收集器。
1-1、垃圾收集器组合
JDK7/8后，HotSpot虚拟机所有收集器及组合（连线），如下图：
（A）、图中展示了7种不同分代的收集器：
Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1；
（B）、而它们所处区域，则表明其是属于新生代收集器还是老年代收集器：
新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge；
老年代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS；
整堆收集器：G1；
（C）、两个收集器间有连线，表明它们可以搭配使用：
Serial/Serial Old、Serial/CMS、ParNew/Serial Old、ParNew/CMS、Parallel Scavenge/Serial Old、Parallel Scavenge/Parallel Old、G1；
（D）、其中Serial Old作为CMS出现"Concurrent Mode Failure"失败的后备预案（后面介绍）；
1-2、并发垃圾收集和并行垃圾收集的区别
（A）、并行（Parallel）
指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态；
如ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old；
（B）、并发（Concurrent）
指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行）；
用户程序在继续运行，而垃圾收集程序线程运行于另一个CPU上；
如CMS、G1（也有并行）；
1-3、Minor GC和Full GC的区别
（A）、Minor GC
又称新生代GC，指发生在新生代的垃圾收集动作；
因为Java对象大多是朝生夕灭，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快；
（B）、Full GC
又称Major GC或老年代GC，指发生在老年代的GC；
出现Full GC经常会伴随至少一次的Minor GC（不是绝对，Parallel Sacvenge收集器就可以选择设置Major GC策略）；
Major GC速度一般比Minor GC慢10倍以上；
下面将介绍这些收集器的特性、基本原理和使用场景，并重点分析CMS和G1这两款相对复杂的收集器；但需要明确一个观点：
没有最好的收集器，更没有万能的收集；
选择的只能是适合具体应用场景的收集器。
2、Serial收集器
Serial（串行）垃圾收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器；
JDK1.3.1前是HotSpot新生代收集的唯一选择；
串行收集器，新生代收集器
特点：
会产生停顿
新生代使用复制算法
老年代使用标记整理算法
使用在单核CPU环境中
缺点：
会产生Stop the World
优点：
相对于单CPU环境下简单高效，因为没有CPU分配GC线程的开销
使用Serial收集器配置：
-XX:+UseSerialGC 添加该参数来显式的使用串行垃圾收集器；
Serial/Serial Old组合收集器运行示意图如下：
3、ParNew收集器
ParNew垃圾收集器是Serial收集器的多线程版本。
并行（多线程）收集器，用于新生代，使用复制算法
"-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；
特点：
除了多线程外，其余的行为、特点和Serial收集器一样；
需要多核CPU支持
新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法（串行）
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；
CMS是HotSpot在JDK1.5推出的第一款真正意义上的并发（Concurrent）收集器，第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程（基本上）同时工作；CMS作为老年代收集器，但却无法与JDK1.4已经存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工作； 因为Parallel Scavenge（以及G1）都没有使用传统的GC收集器代码框架，而另外独立实现；而其余几种收集器则共用了部分的框架代码；
4、Parallel Scavenge收集器
Parallel Scavenge垃圾收集器因为与吞吐量关系密切，也称为吞吐量收集器（Throughput Collector）
新生代收集器，多线程收集器，使用复制算法
主要关注吞吐量，能够最高效的利用CPU
吞吐量=运行用户代码的时间/(运行用户代码的时间+垃圾回收时间)
主要适用于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；例如，那些执行批量处理、订单处理、工资支付、科学计算的应用程序；
-XX:+UseParallelGC
使用Parallel收集器 + 老年代（串行）
-XX:+UseParallelOldGC
使用Parallel收集器 + 老年代（并行）
-XX:MaxGCPauseMills
最大的停顿时间，单位是毫秒
仅使用与Parallel Scavenge收集器
-XX:GCTimeRatio
垃圾收集时间占总时间的表
0-100取值范围
默认99，也就是说最大容许1%的时间做GC
仅使用与Parallel Scavenge收集器
5、Serial Old收集器
Serial Old是 Serial收集器的老年代版本；
1、特点
针对老年代；
采用"标记-整理"算法（还有压缩，Mark-Sweep-Compact）；
单线程收集；
主要用于Client模式；
而在Server模式有两大用途：
（A）、在JDK1.5及之前，与Parallel Scavenge收集器搭配使用（JDK1.6有Parallel Old收集器可搭配）；
（B）、作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用（后面详解）；
6、Parallel Old收集器
Parallel Old垃圾收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本；
JDK1.6中才开始提供；
1、特点
针对老年代；
采用"标记-整理"算法；
多线程收集；
"-XX:+UseParallelOldGC"：指定使用Parallel Old收集器；
7、CMS收集器
并发标记清理（Concurrent Mark Sweep，CMS）收集器也称为并发低停顿收集器（Concurrent Low Pause Collector）或低延迟（low-latency）垃圾收集器；
有4个过程组成：
1.初始标记
标记GC Root直接关联的对象，串行，会产生stop the world
2.并发标记
标记对象是否存活，与用户线程并行执行
3.重新标记
主要是重新标记在并发标记过程中新产生的对象（GC并行），会发生stop the world
4.并发清除
清除未标记的对象，与用户线程并行执行
串行
同一确定的时点只能有一个线程分配CPU（单核CPU）
并行
同一确定的时点有多个线程（GC线程）分配在不同的CPU上（多核CPU）
并发
同一确定的时点有多个线程（用户线程和GC线程）分配在不同的CPU上
优点：
并发收集器，用户线程和GC线程可以并行执行，从而尽可能降低用户线程的停顿时间
缺点：
1.会影响整体吞吐量和CPU性能
2.清理不彻底
2、应用场景
与用户交互较多的场景；
希望系统停顿时间最短，注重服务的响应速度；
以给用户带来较好的体验；
如常见WEB、B/S系统的服务器上的应用；
"-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS收集器；
8、G1收集器
G1（Garbage-First）是JDK7-u4才推出商用的收集器；
使用标记整理算法，不会产生内存碎片
特点：
1.可以精确设置垃圾收集的停顿时间
2.收集年轻代和老年代，同时G1会将堆划分为多个区域，并维护一个优先级列表，在容许的垃圾收集时间内优先收集优先级高的区域
-XX:+UseG1GC 开启G1收集器
-XX:+ConcGCThreads：并发GC线程数
-XX:+G1HeapRegionSize：G1区域大小 根据堆的最小值划分出2048个区域
面向服务端应用，针对具有大内存、多处理器的机器；
最主要的应用是为需要低GC延迟，并具有大堆的应用程序提供解决方案；
如：在堆大小约6GB或更大时，可预测的暂停时间可以低于0.5秒；
在下面的情况时，使用G1可能比CMS好：
（1）、超过50％的Java堆被活动数据占用；
（2）、对象分配频率或年代提升频率变化很大；
（3）、GC停顿时间过长（长于0.5至1秒）。