垃圾收集器

 在上一篇提到垃圾收集算法，那么在堆中怎么选择呢？

Young区：复制算法（对象在被分配之后，可能生命周期比较短，Young区复制效率比较高）

Old区：标记清除或标记整理（Old区对象存活时间比较长，没必要进行复制，直接做标记之后清理）

• Serial收集器

　　Serial搜集器是最基本的收集器。它是一种单线程的收集器，不仅仅以为着他指挥使用一个CPU或者一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要是其在进行垃圾回收的时候需要暂停其他线程。

　　优点：简单高效，拥有很高的单线程手机效率

　　缺点：手机过程需要暂停的所有线程

　　算法：复制算法

　　使用范围：新生代

　　应用：client模式下的默认新生代收集器

　　

 

• ParNew收集器

　　可以把这个收集器理解为Serial收集器的多线程版本

　　优点：在多CPU的时候，比Serial效率高

　　缺点：收集过程暂停所有应用程序线程，单CPU时比Serial效率差

　　算法：复制算法

　　使用范围：新生代

　　应用：运行在server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器

 

• Parallel Scavenge收集器

　　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，看上去和ParNew一样，但是Parallel Scanvenge更关注系统的吞吐量

　　吞吐量=运行用户代码的时间/（运行用户代码的时间+垃圾收集时间）

　　如果吞吐量越大，意味着垃圾收集的时间越短，则用户代码可以充分利用CPU的资源，尽快完成程序的运算任务。

-XX：MaxGCPauseMillis    控制最大的垃圾收集停顿时间
-XX:GCTimeRatio    直接设置吞吐量的大小

•  Serial Old收集器

　　Serial Old收集器是Serial收集器的老年代版本，也是一个单线程收集器，不同的是采用“标记-整理算法”，运行过程和Serial收集器一样。

• Parallel Old收集器

　　Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理算法”进行垃圾回收。吞吐量优先

• 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。

采用的是“标记-清除算法”。

　　其过程为：

• • 初始标记 CMS initial mark  标记GC Roots能关联到的对象 Stop The World--》速度很快
  • 并发标记 CMS concurrent mark 进行GC Roots Tracing
  • 重新标记 CMS remark。修改并发标记因用户程序变动的内容。Stop The World
  • 并发清除 CMS concurrent sweep

　　由于整个过程中，并发标记和并发清除，收集器线程可以与用户线程一起工作，所以总体上来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发的执行的。

　　优点：并发收集、低停顿

　　缺点：产生大量的空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

• G1收集器

G1的特点：

• • 并行与并发　　
  • 分代收集（仍然保留了分代的概念）
  • 空间整合（整体上属于“标记-整理“算法，不会导致空间碎片）
  • 可预测的停顿（比CMS更先进的地方在于能让使用者明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒）
  • G1收集器会先收集存活对象少的区域，也就是垃圾对象多的区域，这样可以有大量的空间释放出来，这就是Garbage First的由来

使用G1收集器时，Java堆的内存布局与就与其他收集器有很大的差别，它将整个java堆划分为多个大小相等的独立区间（region）,虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分region(不需要连续)的集合。

工作过程可以分为如下几个步骤：

• 初始标记（Initial Marking） 标记一下GC Roots能够关联的对象，并且修改TAMS的值，需要暂停用户线程。
• 并发标记（concurrent Marking） 从GC Roots进行可达性分析，找出存活对象，与用户线程并发执行。
• 最终标记（Final Marking） 修正在并发标记阶段因为用户程序的并发执行导致变动的数据，需要暂停用户线程
• 筛选回收（Live Data Counting and Evacuation） 对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间制定回收计划

如图所示：

• 垃圾收集器分类

  • 串行收集器-》Serial和Serial Old
    • 只能有一个垃圾回收线程执行，用户线程暂停。适用于内存较小的嵌入式设备
  • 并行收集器【吞吐量优先】-》Parallel Scanvenge、Parallel Old
    • 多余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。适用于科学计算、后台处理等若交互场景。
  • 并发收集器【停顿时间优先】-》CMS、G1
    • 用户线程和垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能是交替执行的），垃圾收集线程在执行的时候不会停顿用户线程的运行。适用于对时间有要求的场景。比如web

• 吞吐量和停顿时间

  • 停顿时间-》垃圾收集器进行垃圾回收终端应用执行响应的时间
  • 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）

　　　　【停顿时间越短就越适合和用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户的体验；

　　　　　高吞吐量则可以高效的利用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需要太多的交互的任务。

　　　　　】

总结：吞吐量和停顿时间是评价垃圾回收器好处的标准，其实调优也就是在观察者两个变量。

如何选择选择合适的垃圾收集器

• 优先调整堆的大小让服务器自己来选择
• 如果内存大小小于100M，使用串行收集器
• 如果是单核，并且没有停顿时间要求，使用串行或jvm自己选
• 如果允许停顿时间超过1s，选择并行或jvm自己选
• 如果响应时间最重要，并且不能超过1s，使用并发收集器

如何开启需要的垃圾收集器？

• 串行

  • -XX: +UseSerialGC

  • -XX: +UseSerialOldGC

• 并行（吞吐量优先）

  • -XX：+UseParallelGC

  • -XX:  +UseParallelOldGC

• 并发收集器（响应时间优先）
  • -XX： +UseconcMarkSweepGC
  • -XX： +UseG1GC

 有关在不同垃圾收集器中使用的不同的算法的图解参考：https://www.cnblogs.com/LBJLAKERS/p/12287322.html