JVM——垃圾收集算法及垃圾回收器

一、垃圾回收算法

1、标记—清除算法

1）工作流程

算法分为“标记”和“清除”阶段：首先标记出所有需要回收的对象（标记阶段），在标记完成后统一回收所有被标记的对象（回收阶段）。

2）缺点

a. 效率问题：标记和清除这两个过程的效率都不高。

b. 空间问题：会产生大量的不连续碎片。

2、复制算法（新生代垃圾回收算法）

1）工作流程

    将内存划分为大小相等的两块，每块只使用其中的一块，另外一块作为保留区域，当进行垃圾回收时，将使用区域的存活对象一次性进行赋值到保留区域，而后一次性清空使用区域。

2）使用场景

     新生代垃圾回收，新生代对象具有朝生夕灭的特性（新生代对象存活率低）。

3）优点：实现简单，运行效率高，无空间碎片问题。

4）JVM采用的复制算法：

   将内存划分（新生代内存）为一块较大的Eden区域和两块大小相等、空间较小的Survivor区域（Eden：Survivor = 8:1）。

   每次使用Eden和其中的一块Survivor区域（第一块Survivor区域为from区域，另外一块为to区域）。

   在进行垃圾回收时（Eden区域快满时，系统自动触发垃圾回收）

A. 第一次进行GC时，将Eden区中的对象移动到from区域。

B. 第二次再进行GC时，将Eden区和from区中存活的对象移动到to区域，然后一次性清除掉Eden和from区，以此循环。

C. 对象在from区域和to区域来回移动15次（默认），将对象移动到老年代。

D. 特殊情况：当Survivor区域放不下存活对象时，会从老年代进行分配担保。

3、标记整理算法（老年代回收算法）

复制算法在对象存活率比较高的情况下，会有大量对象复制操作，效率很低，因此，老年代不采用复制算法。

1）工作流程：

       标记阶段和标记清除阶段的标记类似，标记出无用对象。

       整理阶段：将存活对象向一端移动，而后一次性将存活对象边界以外的空间清除掉。

 

4、分代回收算法

   Java采用分代回收算法，即新生代采用复制算法，而老年代采用标记整理算法。

   将内存划分为新生代（对象存活率低）和老年代（对象存活率高）。

面试考点：请问了解Minor GC和Major GC吗？

Minor GC:新生代GC，指的是新生代垃圾回收，在新生代中，对象大多数朝生夕灭，因此采用复制算法，Major GC发生频繁，效率较高，

Major GC （老年代GC/Full GC）：指的是发生在老年代的垃圾回收，发生Full GC通常会至少发生一次Minor GC，但并非绝对，Full GC 速度比Minor G从速度慢10倍以上，发生频率较低。

 

二、垃圾回收器

并行：指的是多条垃圾回收线程并行工作，而用户线程等待。

并发：用户线程与垃圾回收线程同时执行（不一定并行，可能交替执行），用户线程继续执行，垃圾回收线程运行在另外的内核中。

吞吐量：CPU运行用户代码时间/CPU总时间

        CPU总时间即用户代码时间+垃圾回收时间

新生代垃圾回收器：Serial、ParNew、Parallel scavenge

老年代垃圾回收器：SeralOld、ParallelOld、CMS

全区域垃圾回收器:G1

1、Serial收集器（新生代垃圾回收，串行收集器）

（1）特性：Serial是一个单线程收集器，在Serial进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到Serial收集器手机结束（STW）。

（2）应用场景：Serial收集器是JVM运行在Client模式下默认的新生代收集器。

（3）优点：简单而高效，对于单核CPU，Serial收集器由于没有线程交互开销，可以获得最高的单线程收集效率。

2、ParNew收集器（新生代收集器，并行GC）

（1）特性：ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本。

（2）应用场景：PerNew是许多运行在Serial模式下的JVM首选新生代收集器。

（3）优点：随着可使用CPU数量的增加，对于GC时系统资源的利用有较大帮助。

3、Parallel Scavenge 收集器（吞吐量有限收集器，新生代收集器，并行GC）

（1）特性：吞吐量

   两个参数控制吞吐量：

   a. .-xx:MaxGCPauseMillis:控制最大垃圾收集器停顿时间。

   b. .-xx:GCRatio：直接设置吞吐量大小

（2）应用场景：高吞吐量场景，适合需要与用户交互的程序（B/S架构），良好的响应速度提升用户体验。

（3）优点：与ParNew收集器比较：高吞吐量。

      GC自调节策略（-xx：+UseAdaptiveSizePolicy）

4、Serial Old收集器（老年代收集器，并行GC）

（1）特性：Serial Old是Serial老年代版本，单线程收集器，实用标记整理算法。

（2）应用场景：

     1）Client模式下：Serial Old主要也在于给Client模式下的虚拟机使用。

     2）Server模式下：作为CMS收集器的后备预案，当CMS发生并发失败问题时使用。

5、Parallel Old收集器（老年代收集器，并行GC）

（1）特性：Parallel Old是Parallel Scavenge老年代版本。

（2）应用场景：注重吞吐量以及CPU资源敏感场合。

6、CMS（老年代垃圾收集器，并行GC）：采用标记清除算法

（1）特性：CMS收集器是以获得最短系统停顿时间为目标的垃圾回收器。

（2）应用场景：B/S系统：服务端。B/S系统重视服务器的响应速度，希望系统停顿时间尽可能短，CMS收集器非常符合此类应用需求。

（3）优点：并发收集，低停顿。

（4）缺点：对CPU资源敏感，产生大量空间碎片。

7、G1（全区域垃圾回收器）

应用场景：应用于低停顿场景。