素小暖讲JVM：HotSpot VM GC 的种类

本系列是用来记录《深刻理解Java虚拟机》这本书的读书笔记。方便本身查看，也方便你们查阅。

欲速则不达，欲达则欲速！

1、collector种类

GC在 HotSpot VM 5.0里有四种：

incremental (sometimes called train) low pause collector已被废弃,不在介绍

类别	serial collector	parallel collector ( throughput collector )	concurrent collector (concurrent low pause collector)
介绍	单线程收集器 使用单线程去完成全部的GC工做，没有线程间的通讯，这种方式会相对高效	并行收集器 使用多线程的方式，利用CUP来提升GC的效率，主要以到达必定的吞吐量为目标	并发收集器 使用多线程的方式，利用多CPU来提升GC的效率，并发完成大部分工做，使得GC pause短
试用场景	单处理器机器且没有pause time的要求	适用于科学技术和后台处理有中大规模数据集的应用 且运行在多处理器上，关注吞吐量（throughput）	适合中规模/大规模数据集大小的应用，应用服务器，电信领域。关注response time，而不是throughput
使用	Client模式下默认 可以使用 可用-XX:+UseSerialGC强制使用 优势:对server应用没什么优势 缺点:慢,不能充分发挥硬件资源	Server模式下默认 --YGC:PS FGC:Parallel MSC 可用-XX:+UseParallelGC 或-XX:+UseParallelOldGC强制指定 --ParallelGC表明FGC为Parallel MSC --ParallelOldGC表明FGC为Parallel Compacting 优势:高效 缺点:当heap变大后,形成的暂停时间会变得比较长	可用-XX:+UseConcMarkSweepGC强制指定 优势： 对old进行回收时,对应用形成的暂停时间很是短,适合对延迟要求比较高的应用 缺点： 1.内存碎片和浮动垃圾 2.old去的内存分配效率低 3.回收的整个耗时比较长 4.和应用争抢CPU
内存回收触发	YGC eden空间不足 FGC old空间不足 perm空间不足 显示调用System.gc() ， 包括RMI等的定时触发	YGC eden空间不足 FGC old空间不足 perm空间不足 显示调用System.gc() ,包括RMI等的定时触发	YGC eden空间不足 CMS GC 1.old Gen的使用率大的必定的比率 默认为92% 2.配置了CMSClassUnloadingEnabled,且Perm Gen的使用达到必定的比率 默认为92% 3.Hotspot本身根据估计决定是否要触法 4.在配置了ExplictGCInvokesConcurrent的状况下显示 调用了System.gc. Full GC(Serial MSC) promotion failed 或 concurrent Mode Failure时;
内存回收触发 时发生了什么	YGC 清空eden+from中全部no ref的对象占用的内存 将eden+from中的全部存活的对象copy到to中 在这个过程当中一些对象将晋升到old中: --to放不下的 --存活次数超过tenuring threshold的 从新计算Tenuring Threshold; 单线程作以上动做 全程暂停应用 FGC 若是配置了CollectGen0First,则先触发YGC 清空heap中no ref的对象,permgen中已经被卸载的classloader 中加载的class的信息 单线程作以上动做 全程暂停应用	YGC 同serial动做基本相同,不一样点: 1.多线程处理 2.YGC的最后不只从新计算Tenuring Threshold,还会从新调整Eden和From的大小 FGC 1.如配置了ScavengeBeforeFullGC(默认),则先触发YGC(??) 2.MSC:清空heap中的no ref对象,permgen中已经被卸载的classloader中加载的 class信息,并进行压缩 3.Compacting:清空heap中部分no ref的对象,permgen中已经被卸载的classloader中加载的 class信息,并进行部分压缩 多线程作以上动做.	YGC 同serial动做基本相同,不一样点: 1.多线程处理 CMSGC: 1.old gen到达比率时只清除old gen中no ref的对象所占用的空间 2.perm gen到达比率时只清除已被清除的classloader 加载的class信息 FGC 同serial
细节参数	可用-XX:+UseSerialGC强制使用 -XX:SurvivorRatio=x,控制eden/s0/s1的大小 -XX:MaxTenuringThreshold,用于控制对象在新生代存活的最大次数 -XX:PretenureSizeThreshold=x,控制超过多大的字节的对象就在old分配.	-XX:SurvivorRatio=x,控制eden/s0/s1的大小 -XX:MaxTenuringThreshold,用于控制对象在新生代存活的最大次数 -XX:UseAdaptiveSizePolicy 去掉YGC后动态调整eden from已经tenuringthreshold的动做 -XX:ParallelGCThreads 设置并行的线程数	XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 设置old gen使用到达多少比率时触发 -XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction,设置Perm Gen使用到达多少比率时触发 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly禁止hostspot自行触发CMS GC

注：

• throughput collector与concurrent low pause collector的区别是throughput collector只在young area使用使用多线程，而concurrent low pause collector则在tenured generation也使用多线程。
• 根据官方文档，他们俩个须要在多CPU的状况下，才能发挥做用。在一个CPU的状况下，会不如默认的serial collector，由于线程管理须要耗费CPU资源。而在两个CPU的状况下，也提升不大。只是在更多CPU的状况下，才会有所提升。固然 concurrent low pause collector有一种模式能够在CPU较少的机器上，提供尽量少的停顿的模式，见CMS GC Incremental mode。
• 当要使用throughput collector时，在java opt里加上-XX:+UseParallelGC，启动throughput collector收集。也可加上-XX:ParallelGCThreads=<desired number>来改变线程数。还有两个参数 -XX:MaxGCPauseMillis=<nnn>和 -XX:GCTimeRatio=<nnn>，MaxGCPauseMillis=<nnn>用来控制最大暂停时间，而-XX: GCTimeRatio能够提升GC说占CPU的比，以最大话的减少heap。

2、CMS GC Incremental mode

 当要使用 concurrent low pause collector时，在java的opt里加上 -XX:+UseConcMarkSweepGC。concurrent low pause collector还有一种为CPU少的机器准备的模式，叫Incremental mode。这种模式使用一个CPU来在程序运行的过程当中GC，只用不多的时间暂停程序，检查对象存活。

在Incremental mode里，每一个收集过程当中，会暂停两次，第二次略长。第一次用来，简单从root查询存活对象。第二次用来，详细检查存活对象。整个过程以下：

* stop all application threads; do the initial mark; resume all application threads（第一次暂停，初始话标记）
* do the concurrent mark (uses one procesor for the concurrent work)（运行是标记）
* do the concurrent pre-clean (uses one processor for the concurrent work)（准备清理）
* stop all application threads; do the remark; resume all application threads（第二次暂停，标记，检查）
* do the concurrent sweep (uses one processor for the concurrent work)(运行过程当中清理)
* do the concurrent reset (uses one processor for the concurrent work)(复原)

当要使用Incremental mode时，须要使用如下几个变量：

-XX:+CMSIncrementalMode default: disabled 启动i-CMS模式（must with -XX:+UseConcMarkSweepGC）
-XX:+CMSIncrementalPacing default: disabled 提供自动校订功能
-XX:CMSIncrementalDutyCycle=<N> default: 50 启动CMS的上线
-XX:CMSIncrementalDutyCycleMin=<N> default: 10 启动CMS的下线
-XX:CMSIncrementalSafetyFactor=<N> default: 10 用来计算循环次数
-XX:CMSIncrementalOffset=<N> default: 0 最小循环次数（This is the percentage (0-100) by which the incremental mode duty cycle is shifted to the right within the period between minor collections.）
-XX:CMSExpAvgFactor=<N> default: 25 提供一个指导收集数

SUN推荐的使用参数是：

-XX:+UseConcMarkSweepGC \
-XX:+CMSIncrementalMode \
-XX:+CMSIncrementalPacing \
-XX:CMSIncrementalDutyCycleMin=0 \
-XX:CMSIncrementalDutyCycle=10 \
-XX:+PrintGC Details \
-XX:+PrintGCTimeStamps \
-XX:-TraceClassUnloading
注：若是使用throughput collector和concurrent low pause collector，这两种垃圾收集器，须要适当的挺高内存大小，觉得多线程作准备。

3、如何选择collector

app运行在单处理器机器上且没有pause time的要求，让vm选择单线程收集器serial collector。

重点考虑peak application performance(高性能)，没有pause time太严格要求，选择并行收集器parallel collector。

重点考虑response time,pause time要小，选择并发收集器concurrent collector。

 

鸣谢：特别感谢做者周志明提供的技术支持！