Java虚拟机——经典垃圾收集器

• 收集算法是内存回收的方法论
• 垃圾收集器就是内存回收的实践者
• 本节介绍JDK 7 Update4 之后 ， JDK 11发布之前。 HotSpot虚拟机中所包含的全部可用的垃圾收集器。
  

3.5.1 Serial收集器

• Serial收集器是最基础、历史最悠久的收集器。
  

3.5.2 ParNew收集器

• ParNew收集器实质上是Serial收集器的多线程并发版本。
• 除了使用多条线程进行垃圾收集之外，其余的行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The World 、对象分配规则、回收策略等都与Serial收集器完全一致。
  
  
  

3.5.3 Parallel Scavenge收集器

• Parallel Scavenge也是一款新生代收集器，它同样是基于标记-复制算法实现的收集器，也是能够并行收集的多线程收集器。
• Parallel Scavenge收集器经常也被称为"吞吐量优先收集器"
• 他还有一个参数 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy，这是一个开关参数。 这个参数被激活后，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态地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。
• 这种调节方式叫做 垃圾收集的自适应调节策略。

3.5.4 Serial Old收集器

• 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

3.5.5 Parallel Old收集器

• Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。
• 支持多线程并行收集，基于标记-整理算法实现。
  

3.5.6 CMS收集器

• CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。（Concurrent Mark Sweep）

• 目前很大一部分的Java应用集中在互联网网站或者基于浏览器的B/S系统的服务端上。

• 这类应用通常会很关注服务的响应速度，希望系统停顿时间尽可能短。 CMS收集器就很符合这类应用的需求。
  

• 耗时最长的并发标记和并发清除过程，垃圾收集器线程都可以和用户线程一起工作。

• 总体上来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。
  

• CMS在JDK 9 已经被deprecated

3.5.7 Garbage First收集器

• G1收集器是垃圾收集器技术发展历史上的里程碑式的成果。
• 它开创了收集器 面向局部收集的设计思路和基于Region的内存布局形式。

G1收集器的运作过程

• 大致可以分为下面四个步骤
• 初始标记
  1. 标记一下GC Roots能直接关联到的对象
  2. 修改TAMS指针的值，让下一阶段用户线程并发运行时，能正确地在可用的Region中分配新对象。
  3. 需要停顿线程，但是耗时很短，并且是借用进行Minor GC的时候同步完成。
• 并发标记
  1. 从GC Roots开始对堆中对象 进行 可达性分析 ， 递归扫描整个堆里的对象图。
  2. 这个阶段耗时较长，可以与用户程序并发执行。
  3. 扫描完后，重新处理STAB记录下的在并发时有变动的对象。
• 最终标记
  1. 对用户线程做一个短暂的暂停
  2. 用于处理并发阶段结束后，仍然遗留下来的最后少量的STAB记录。
• 筛选回收
  1. 负责更新Region的统计数据，将各个Region的回收价值和成本进行排序
  2. 根据用户期望的停顿时间制定回收计划。
  3. 将任意多个Region构成回收集，然后把决定回收的那一部分Region里面的存活对象复制到空的Region，清理掉旧的Region的全部空间。
  4. 这里操作设计对象的移动，必须暂停用户线程。

相对于CMS的优缺点

• 优点

1. 创新性设计：指定最大停顿时间、分Region的内存布局、按受益动态确定回收集
2. 算法的优势，整体来看是基于"标记-整理"，从局部，两个Region上来看，又是基于"标记-复制"算法实现。 相比于CMS的清理算法，不会产生内存空间碎片
3. G1使用写后屏障进行卡表维护操作外，为了实现原始快照搜索（SATB）算法，还需要使用写前屏障来跟踪并发时的指针变化情况。 原始快照搜索 能够减少并发标记和重新标记阶段的消耗

• 缺点

1. G1无论是垃圾收集产生的内存占用 还是 程序运行时的额外执行负载 都要比CMS高。
2. G1的卡表实现更为复杂，并且每个Region无论代表新生代还是老生代，都会有一份卡表。 导致G1的记忆集占整个堆容量的20%甚至更多。
3. G1对写屏障的复杂操作要比CMS消耗更多的运算资源。 CMS的写屏障是同步操作，而G1将写前屏障和写后屏障中要做的事情放入队列，异步处理。