JVM-垃圾回收器

时间 2019-12-13

标签 jvm 垃圾回收栏目 Java 繁體版

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垃圾收集器

垃圾收集器

Serial收集器
ParNew收集器
Parallel Scavenge收集器
CMS收集器
G1收集器

若是说收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。算法

虽然咱们对各个收集器进行比较，但并不是要挑选出一个最好的收集器。由于知道如今为止尚未最好的垃圾收集器出现，更加没有万能的垃圾收集器，咱们能作的就是根据具体应用场景选择适合本身的垃圾收集器。试想一下：若是有一种四海以内、任何场景下都适用的完美收集器存在，那么咱们的 HotSpot 虚拟机就不会实现那么多不一样的垃圾收集器了。服务器

Serial收集器

Serial（串行）收集器收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器了。你们看名字就知道这个收集器是一个单线程收集器了。它的 “单线程” 的意义不只仅意味着它只会使用一条垃圾收集线程去完成垃圾收集工做，更重要的是它在进行垃圾收集工做的时候必须暂停其余全部的工做线程（ "Stop The World" ），直到它收集结束。多线程

新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法闭包

可是 Serial 收集器有没有优于其余垃圾收集器的地方呢？固然有，它简单而高效（与其余收集器的单线程相比）。Serial 收集器因为没有线程交互的开销，天然能够得到很高的单线程收集效率。Serial 收集器对于运行在 Client 模式下的虚拟机来讲是个不错的选择。并发

Serial Old 收集器

Serial 收集器的老年代版本，它一样是一个单线程收集器。它主要有两大用途：一种用途是在 JDK1.5 以及之前的版本中与 Parallel Scavenge 收集器搭配使用，另外一种用途是做为 CMS 收集器的后备方案。性能

ParNew 收集器

ParNew 收集器其实就是 Serial 收集器的多线程版本，除了使用多线程进行垃圾收集外，其他行为（控制参数、收集算法、回收策略等等）和 Serial 收集器彻底同样。优化

新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法线程

它是许多运行在 Server 模式下的虚拟机的首要选择，除了 Serial 收集器外，只有它能与 CMS 收集器（真正意义上的并发收集器）配合工做。对象

Parallel Scavenge 收集器 (并行清除) /'pærəlɛl/ /'skævɪndʒ/

Parallel Scavenge 收集器相似于 ParNew 收集器.

Parallel Scavenge 收集器关注点是吞吐量（高效率的利用 CPU）。CMS 等垃圾收集器的关注点更多的是用户线程的停顿时间（提升用户体验）。所谓吞吐量就是 CPU 中用于运行用户代码的时间与 CPU 总消耗时间的比值.

Parallel Scavenge 收集器提供了不少参数供用户找到最合适的停顿时间或最大吞吐量，若是对于收集器运做不太了解的话，手工优化存在的话能够选择把内存管理优化交给虚拟机去完成也是一个不错的选择。

新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理算法

Parallel Old 收集器

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。使用多线程和“标记-整理”算法。在注重吞吐量以及 CPU 资源的场合，均可以优先考虑 Parallel Scavenge 收集器和 Parallel Old 收集器。

CMS 收集器

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。它很是符合在注重用户体验的应用上使用。

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是 HotSpot 虚拟机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（基本上）同时工做。

从名字中的Mark Sweep这两个词能够看出，CMS 收集器是一种 标记-清除算法实现的，它的运做过程相比于前面几种垃圾收集器来讲更加复杂一些。整个过程分为四个步骤：

初始标记：暂停全部的其余线程，并记录下直接与GC root相连的对象，速度很快；
并发标记：同时开启GC和用户线程，用一个闭包结构去记录可达对象。但在这个阶段结束，这个闭包结构并不能保证包含当前全部的可达对象。由于用户线程可能会不断的更新引用域，因此GC线程没法保证可达性分析的实时性。因此这个算法里会跟踪记录这些发生引用更新的地方。
从新标记：从新标记阶段就是为了修正并发标记期间由于用户程序继续运行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的时间稍长，远远比并发标记阶段时间短
并发清除：开启用户线程，同时 GC 线程开始对为标记的区域作清扫。

注意初始标记和从新标记仍是会stop the world，可是在耗费时间更长的并发标记和并发清除两个阶段均可以和用户进程同时工做。

从它的名字就能够看出它是一款优秀的垃圾收集器，主要优势：并发收集、低停顿。可是它有下面三个明显的缺点：

对 CPU 资源敏感；
没法处理浮动垃圾；
它使用的回收算法-“标记-清除”算法会致使收集结束时会有大量空间碎片产生。

G1 收集器

G1 (Garbage-First) 是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高几率知足 GC 停顿时间要求的同时,还具有高吞吐量性能特征.

G1 GC 这是一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现，是 JDK 9 之后的默认 GC 选项。G1 能够直观的设定停顿时间的目标，相比于 CMS GC，G1 未必能作到 CMS 在最好状况下的延时停顿，可是最差状况要好不少。

被视为 JDK1.7 中 HotSpot 虚拟机的一个重要进化特征。它具有一下特色：

并行与并发：G1 能充分利用 CPU、多核环境下的硬件优点，使用多个 CPU（CPU 或者 CPU 核心）来缩短 Stop-The-World 停顿时间。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。
分代收集：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，可是仍是保留了分代的概念。
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；从局部上来看是基于“复制”算法实现的。
可预测的停顿：这是 G1 相对于 CMS 的另外一个大优点，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。

G1 收集器的运做大体分为如下几个步骤：

初始标记:标记 GC Roots 直接关联的对象，须要 Stop The World 。
并发标记:从 GC Roots 开始对堆进行可达性分析，找出活对象。
最终标记:从新标记阶段为了修正并发期间因为用户进行运做致使的标记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，也须要 Stop The World 。
筛选回收: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。这个阶段能够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。

G1 收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据容许的收集时间，优先选择回收价值最大的 Region(这也就是它的名字 Garbage-First 的由来)。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 收集器在有限时间内能够尽量高的收集效率（把内存化整为零）。

虽然G1看起来有不少优势，实际上CMS仍是主流。

几种收集器对比

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。

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。

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（GC Ergonomics）:

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）。

垃圾回收器总结

新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
老年代收集器：CMS、Serial Old、Parallel Old
整堆收集器: G1

收集器适用场景：

用户交互：ParNew、CMS
高吞吐量：Parallel Scavenge