GC类型以及不一样类型GC的搭配

jdk1.7 默认垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）

jdk1.8 默认垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）

jdk1.9 默认垃圾收集器G1

 

-XX:+PrintCommandLineFlagsjvm参数可查看默认设置收集器类型

-XX:+PrintGCDetails亦可经过打印的GC日志的新生代、老年代名称判断

 

jvm内存分配，以及gc算法在上两篇博客中已经有所介绍。接下来咱们重点分析不一样gc器的特色和他们的搭配使用（并不是任何一种新生代GC策略均可以和另外一种年老代GC策略进行配合工做）

图中展现了7种做用于不一样分代的收集器，若是两个收集器之间存在连线，就说明它们能够搭配使用。虚拟机所处的区域，则表示它是属于新生代收集器仍是老年代收集器。

1、先来了解几个概念：

一、并行与并发：

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

并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不必定是并行的，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行于另外一个CPU上。

二、minor gc和full gc：

新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动做，由于Java对象大多都具有朝生夕灭的特性，因此Minor GC很是频繁，通常回收速度也比较快。

老年代GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的GC，出现了Major GC，常常会伴随至少一次的Minor GC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。Major GC的速度通常会比Minor GC慢10倍以上。

三、吞吐量：

吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与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 + 垃圾收集时间）。
虚拟机总共运行了100分钟，其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。

四、JVM运行模式：

      JVM若是不指定-server或-client选项，JVM会在启动的时候根据硬件环境判断以server模式启动仍是以client模式启动（适用于Java 5及以上版本，Java 5检测的根据是至少2个CPU和最低2GB内存）。

JVM工做在server模式能够大大提升性能，但应用的启动会比client模式慢大概10%。

当JVM用于启动GUI界面的交互应用时适合于使用client模式，当JVM用于运行服务器后台程序时建议用server模式。

2、年轻代垃圾回收：

一、Serial收集器：

Serial收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器，曾经（在JDK 1.3.1以前）是虚拟机新生代收集的惟一选择。

1）特性：
这个收集器是一个单线程的收集器，但它的“单线程”的意义并不只仅说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工做，更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其余全部的工做线程，直到它收集结束。Stop The World

2）应用场景：
Serial收集器是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器；也可以使用-XX:+UseSerialGC指定。

3）优点：
简单而高效（与其余收集器的单线程比），对于限定单个CPU的环境来讲，Serial收集器因为没有线程交互的开销，专心作垃圾收集天然能够得到最高的单线程收集效率。

 

二、ParNew收集器：

1）特性：
ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集以外，其他行为包括Serial收集器可用的全部控制参数、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial收集器彻底同样，在实现上，这两种收集器也共用了至关多的代码。（内存分配、回收和PS相同，不一样的仅在于会收拾会配合CMS作些处理）

2）应用场景：
ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器，能够和cms老年代回收期配合使用。当old代采用CMS GC时new代默认采用ParNew，也能够采用-XX:+UseParNewGC指定。

很重要的缘由是：除了Serial收集器外，目前只有它能与CMS收集器配合工做。

在JDK 1.5时期，HotSpot推出了一款在强交互应用中几乎可认为有划时代意义的垃圾收集器——CMS收集器，这款收集器是HotSpot虚拟机中第一款真正意义上的并发收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工做。
不幸的是，CMS做为老年代的收集器，却没法与JDK 1.4.0中已经存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工做，因此在JDK 1.5中使用CMS来收集老年代的时候，新生代只能选择ParNew或者Serial收集器中的一个

3）Serial收集器 VS ParNew收集器：

ParNew收集器在单CPU的环境中绝对不会有比Serial收集器更好的效果，甚至因为存在线程交互的开销，该收集器在经过超线程技术实现的两个CPU的环境中都不能百分之百地保证能够超越Serial收集器。
然而，随着可使用的CPU的数量的增长，它对于GC时系统资源的有效利用仍是颇有好处的。

 

三、Parallel Scavenge收集器：

1）特性：

Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行的多线程收集器。server模式下的默认GC方式，也可用-XX:+UseParallelGC强制指定。

2）应用场景：

停顿时间越短就越适合须要与用户交互的程序，良好的响应速度能提高用户体验，而高吞吐量则能够高效率地利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，主要适合在后台运算而不须要太多交互的任务。

3）对比分析：

A、Parallel Scavenge收集器 VS CMS等收集器：

Parallel Scavenge收集器的特色是它的关注点与其余收集器不一样，CMS等收集器的关注点是尽量地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量（Throughput）。

因为与吞吐量关系密切，Parallel Scavenge收集器也常常称为“吞吐量优先”收集器。

B、Parallel Scavenge收集器 VS ParNew收集器：

Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别是它具备自适应调节策略。

GC自适应的调节策略：

Parallel Scavenge收集器有一个参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy。当这个参数打开以后，就不须要手工指定新生代的大小、Eden与Survivor区的比例、晋升老年代对象年龄等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行状况收集性能监控信息，动态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，这种调节方式称为GC自适应的调节策略（GC Ergonomics）。

 

3、老年代回收期：

一、Serial Old收集器：

 

1）特性：
Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它一样是一个单线程收集器，使用标记－整理算法。每次进行所有回收，进行Compact，很是耗费时间。

2）应用场景：

A、Client模式：client模式下的默认GC方式，可经过-XX:+UseSerialGC强制指定。

B、Server模式：在Server模式下，那么它主要还有两大用途：一种用途是在JDK 1.5以及以前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用，另外一种用途就是做为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用。

 

二、Parallel Old收集器：

 

1）特性：
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。

2）应用场景：
在注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，均可以优先考虑Parallel Scavenge加Parallel Old收集器。server模式下的默认GC方式，也可用-XX:+UseParallelGC=强制指定；能够在选项后加等号来制定并行的线程数。

这个收集器是在JDK 1.6中才开始提供的，在此以前，新生代的Parallel Scavenge收集器一直处于比较尴尬的状态。缘由是，若是新生代选择了Parallel Scavenge收集器，老年代除了Serial Old收集器外别无选择（Parallel Scavenge收集器没法与CMS收集器配合工做）。因为老年代Serial Old收集器在服务端应用性能上的“拖累”，使用了Parallel Scavenge收集器也未必能在总体应用上得到吞吐量最大化的效果，因为单线程的老年代收集中没法充分利用服务器多CPU的处理能力，在老年代很大并且硬件比较高级的环境中，这种组合的吞吐量甚至还不必定有ParNew加CMS的组合“给力”。直到Parallel Old收集器出现后，“吞吐量优先”收集器终于有了比较名副其实的应用组合。

 

三、CMS收集器：

1）特性：
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。目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤为重视服务的响应速度，但愿系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。CMS收集器就很是符合这类应用的需求。可使用-XX:+UseConcMarkSweepGC=指定使用，后边接等号指定并发线程数。

 

CMS收集器是基于“标记—清除”算法实现的，它的运做过程相对于前面几种收集器来讲更复杂一些，整个过程分为4个步骤：

A、初始标记（CMS initial mark）：初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，须要“Stop The World”。

B、并发标记（CMS concurrent mark）：并发标记阶段就是进行GC Roots Tracing的过程。

C、从新标记（CMS remark）：从新标记阶段是为了修正并发标记期间因用户程序继续运做而致使标记产生变更的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间通常会比初始标记阶段稍长一些，但远比并发标记的时间短，仍然须要“Stop The World”。

D、并发清除（CMS concurrent sweep）：并发清除阶段会清除对象。

因为整个过程当中耗时最长的并发标记和并发清除过程收集器线程均可以与用户线程一块儿工做，因此，从整体上来讲，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一块儿并发执行的。

2）优势：
CMS是一款优秀的收集器，它的主要优势在名字上已经体现出来了：并发收集、低停顿。

3）缺点：

A、CMS收集器对CPU资源很是敏感。其实，面向并发设计的程序都对CPU资源比较敏感。在并发阶段，它虽然不会致使用户线程停顿，可是会由于占用了一部分线程（或者说CPU资源）而致使应用程序变慢，总吞吐量会下降。

CMS默认启动的回收线程数是（CPU数量+3）/ 4，也就是当CPU在4个以上时，并发回收时垃圾收集线程很多于25%的CPU资源，而且随着CPU数量的增长而降低。可是当CPU不足4个（譬如2个）时，CMS对用户程序的影响就可能变得很大。

B、CMS收集器没法处理浮动垃圾：

CMS收集器没法处理浮动垃圾，可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而致使另外一次Full GC的产生。

因为CMS并发清理阶段用户线程还在运行着，伴随程序运行天然就还会有新的垃圾不断产生，这一部分垃圾出如今标记过程以后，CMS没法在当次收集中处理掉它们，只好留待下一次GC时再清理掉。这一部分垃圾就称为“浮动垃圾”。
也是因为在垃圾收集阶段用户线程还须要运行，那也就还须要预留有足够的内存空间给用户线程使用，所以CMS收集器不能像其余收集器那样等到老年代几乎彻底被填满了再进行收集，须要预留一部分空间提供并发收集时的程序运做使用。要是CMS运行期间预留的内存没法知足程序须要，就会出现一次“Concurrent Mode Failure”失败，这时虚拟机将启动后备预案：临时启用Serial Old收集器来从新进行老年代的垃圾收集，这样停顿时间就很长了。

C、CMS收集器会产生大量空间碎片
CMS是一款基于“标记—清除”算法实现的收集器，这意味着收集结束时会有大量空间碎片产生。空间碎片过多时，将会给大对象分配带来很大麻烦，每每会出现老年代还有很大空间剩余，可是没法找到足够大的连续空间来分配当前对象，不得不提早触发一次Full GC。

 

4、G1收集器：

 

 

一、特性：
G1（Garbage-First）是一款面向服务端应用的垃圾收集器。HotSpot开发团队赋予它的使命是将来能够替换掉JDK 1.5中发布的CMS收集器。与其余GC收集器相比，G1具有以下特色。

1）并行与并发
G1能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优点，使用多个CPU来缩短Stop-The-World停顿的时间，部分其余收集器本来须要停顿Java线程执行的GC动做，G1收集器仍然能够经过并发的方式让Java程序继续执行。

2）分代收集
与其余收集器同样，分代概念在G1中依然得以保留。虽然G1能够不须要其余收集器配合就能独立管理整个GC堆，但它可以采用不一样的方式去处理新建立的对象和已经存活了一段时间、熬过屡次GC的旧对象以获取更好的收集效果。

3）空间整合
与CMS的“标记—清理”算法不一样，G1从总体来看是基于“标记—整理”算法实现的收集器，从局部（两个Region之间）上来看是基于“复制”算法实现的，但不管如何，这两种算法都意味着G1运做期间不会产生内存空间碎片，收集后能提供规整的可用内存。这种特性有利于程序长时间运行，分配大对象时不会由于没法找到连续内存空间而提早触发下一次GC。

4）可预测的停顿
这是G1相对于CMS的另外一大优点，下降停顿时间是G1和CMS共同的关注点，但G1除了追求低停顿外，还能创建可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片断内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。

在G1以前的其余收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老年代，而G1再也不是这样。使用G1收集器时，Java堆的内存布局就与其余收集器有很大差异，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代再也不是物理隔离的了，它们都是一部分Region（不须要连续）的集合。

G1收集器之因此能创建可预测的停顿时间模型，是由于它能够有计划地避免在整个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所得到的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据容许的收集时间，优先回收价值最大的Region（这也就是Garbage-First名称的来由）。这种使用Region划份内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限的时间内能够获取尽量高的收集效率。

二、执行过程：
G1收集器的运做大体可划分为如下几个步骤：

1）初始标记（Initial Marking）
初始标记阶段仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，而且修改TAMS（Next Top at Mark Start）的值，让下一阶段用户程序并发运行时，能在正确可用的Region中建立新对象，这阶段须要停顿线程，但耗时很短。

2）并发标记（Concurrent Marking）
并发标记阶段是从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，找出存活的对象，这阶段耗时较长，但可与用户程序并发执行。

3）最终标记（Final Marking）
最终标记阶段是为了修正在并发标记期间因用户程序继续运做而致使标记产生变更的那一部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程Remembered Set Logs里面，最终标记阶段须要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中，这阶段须要停顿线程，可是可并行执行。

4）筛选回收（Live Data Counting and Evacuation）
筛选回收阶段首先对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所指望的GC停顿时间来制定回收计划，这个阶段其实也能够作到与用户程序一块儿并发执行，可是由于只回收一部分Region，时间是用户可控制的，并且停顿用户线程将大幅提升收集效率。

 

总结：

虽然咱们是在对各个收集器进行比较，但并不是为了挑选出一个最好的收集器。由于直到如今为止尚未最好的收集器出现，更加没有万能的收集器，因此咱们选择的只是对具体应用最合适的收集器。这点不须要多加解释就能证实：若是有一种放之四海皆准、任何场景下都适用的完美收集器存在，那HotSpot虚拟机就不必实现那么多不一样的收集器了。

比较推荐的组合方式：

1）web接口交互的系统：使用ParNew+CMS组合，能够提升响应时间；

2）服务型的系统：使用parallel scavenge + parallel old，能够提升吞吐量；

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