上一篇博客我們介紹了Java虛擬機垃圾回收，介紹了幾種常用的垃圾回收算法，包括標記-清除，標記整理，復(fù)制等，這些算法我們可以看做是內(nèi)存回收的理論方法，那么在Java虛擬機中，由誰來具體實現(xiàn)這些方法呢？

　　沒錯，就是本篇博客介紹的內(nèi)容——垃圾收集器。

1、垃圾收集器種類

　　事實上Java虛擬機規(guī)范對垃圾收集器應(yīng)該如何實現(xiàn)，并沒有任何的規(guī)定，所以不同的廠商、不同版本的虛擬機所提供的垃圾收集器都會有所不同，并且一般都會提供參數(shù)供用戶根據(jù)自己的應(yīng)用特點和要求組合出各個年代所使用的收集器。

　　下圖是基于 Sun HotSpot 虛擬機1.6版 Update 22的虛擬機種類：

　　

　　由上圖我們可以總結(jié)出幾個結(jié)論：

　?、佟⑿律占?#xff1a;Serial、ParNew、Parallel Scavenge；

　　　　老年代垃圾收集器：Serial Old（MSC）、Parallel Old、CMS；

　　　　整堆垃圾收集器：G1

　?、凇⒗占髦g的連線表示可以搭配使用，有如下幾種組合：

　　　　Serial/Serial Old、Serial/CMS、ParNew/Serial Old、ParNew/CMS、Parallel Scavenge/Serial Old、Parallel Scavenge/Parallel Old、G1；

　?、?、串行收集器Serial：Serial、Serial Old

　　　　并行收集器 Parallel：Parallel Scavenge、Parallel Old

　　　　并發(fā)收集器：CMS、G1

　　ps:對于文章中有一些名詞不理解的，可以先看本篇博客最后一個小節(jié)。

2、Serial收集器

　　這是一個最基本，歷史最悠久的垃圾收集器，是JDK1.3之前新生代唯一的垃圾收集器。

　　該收集器有如下特點：

　　①、作用于新生代

　　由上圖也可看出，這是一個新生代垃圾收集器，采用的垃圾回收算法是復(fù)制算法。

　　②、單線程

　　工作時只會使用一個CPU或者一條收集線程去完成工作。

　　③、進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程

　　也就是說使用Serial收集器進行垃圾回收時，別的工作線程都暫停，系統(tǒng)這時候會有卡頓現(xiàn)象產(chǎn)生。

　　④、適用場景

　　Serial 收集器由于沒有線程交互的開銷，對于限定單個CPU的環(huán)境，可以獲得最高的單線程收集效率。

　　一般在用戶的桌面場景中，分配給虛擬機管理的內(nèi)存一般來說不會很大，收集幾十兆或一兩百兆的新生代，定頓時間可以控制在幾十毫秒，只要不是頻繁發(fā)生的，這點停頓是可以接受的。

　　所以 Serial 收集器對于運行在 Client 模式下的虛擬機是一種很好的選擇。

3、ParNew收集器

　　這個收集器其實就是Serial收集器的多線程版本。

　　也就是說其特點除了多線程，其余和Serial收集器一樣，事實上，這兩個收集器實現(xiàn)上也共用了很多代碼。

　?、?、作用于新生代

　　一個新生代垃圾收集器，采用的垃圾回收算法是復(fù)制算法。

　　②、多線程

　　彌補了Serial收集器單線程的缺陷。

　　③、適用場景

　　由于其多線程的特性，是大多數(shù)運行在 Server 模式下的虛擬機首選新生代垃圾收集器。

　　另外需要說明的是，能夠與下面將要介紹的劃時代垃圾收集器CMS（Concurrent Mark Sweep）配合使用，也是一個重要原因。

4、Parallel Scavenge收集器

　　前面介紹的垃圾收集器關(guān)注點是盡可能縮小垃圾收集時的用戶線程停頓時間。而 Parallel Scanvenge 收集器是為了達到一個可控制的吞吐量。

　　吞吐量 = 運行用戶代碼的時間 / （運行用戶代碼的時間+垃圾收集時間）

　　可以用下面兩個參數(shù)進行精確控制：

　　-XX:MaxGCPauseMills? 設(shè)置最大垃圾收集停頓時間

　　-XX:GCTimeRatio 設(shè)置吞吐量大小

　?、?、作用于新生代

　　一個新生代垃圾收集器，采用的垃圾回收算法是復(fù)制算法。

　　②、多線程

　　并行的多線程垃圾收集器。

　　③、吞吐量

　　這個收集器可以精確控制吞吐量。

　　④、適用場景

　　設(shè)置垃圾收集停頓時間短適合需要與用戶快速交互的程序；

　　而設(shè)置高吞吐量可以最高效的利用CPU效率，盡快的完成程序的運算任務(wù)，主要適合在后臺運算而不需要太多交互的任務(wù)。

5、Serial Old收集器

　　Serial Old 收集器是 Serial 收集器的老年代版本，特點如下：

　　①、作用于老年代

　　②、單線程

　　③、使用標記-整理算法

　　④、進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程

6、Parallel Old收集器

　　Parallel Old 是 Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和“標記-整理”算法。

　　①、作用于老年代

　　②、多線程

　　③、使用標記-整理算法

　　除了具有以上幾個特點，比較關(guān)鍵的是能和新生代收集器 Parallel Scavenge 配置使用，獲得吞吐量最大化的效果。

7、CMS收集器

　　CMS，全稱為 Concurrent Mark Sweep ，顧名思義并發(fā)的，采用標記-清除算法。另外也將這個收集器稱為并發(fā)低延遲收集器（Concurrent Low Pause Collector）

　　這是一款跨時代的垃圾收集器，真正做到了垃圾收集線程與用戶線程（基本上）同時工作。和 Serial 收集器的 Stop The World（媽媽打掃房間的時候，你不能再將垃圾丟到地上） 相比，真正做到了媽媽一邊打掃房間，你一邊丟垃圾。

　　①、作用于老年代

　　②、多線程

　　③、使用標記-清除算法

　　整個算法過程分為如下 4 步：

　　一、初始標記（CMS initial mark）：只是僅僅標記GC Root 能夠直接關(guān)聯(lián)的對象，速度很快，但是需要“Stop The World”　　

　　二、并發(fā)標記（CMS concurrent mark）：進行GC Root Tracing的過程，簡單來說就是遍歷Initial Marking階段標記出來的存活對象，然后繼續(xù)遞歸標記這些對象可達的對象。

　　三、重新標記（CMS Remark）：修正并發(fā)標記期間，因用戶程序繼續(xù)運行而導(dǎo)致標記產(chǎn)生變動的那一部分對象的標記記錄，需要“Stop The World”。這個時間一般比初始標記長，但是遠比并發(fā)標記時間短。

　　四、并發(fā)清除（CMS concurrent sweep）：對上一步標記的對象進行清除操作。

　　由于整個過程最耗時的操作是第二（并發(fā)標記）、四步（并發(fā)清除），而這兩步垃圾收集器線程是可以和用戶線程一起工作的。所以整體來說，CMS垃圾收集和用戶線程是一起并發(fā)的執(zhí)行的。

　　缺點：

　?、?、對CPU資源敏感

　　因為在并發(fā)階段，會占用一部分CPU資源，從而導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，總吞吐量會降低。

　　②、產(chǎn)生浮動垃圾

　　由于CMS并發(fā)清理階段用戶線程還在工作，這個時候產(chǎn)生的垃圾，CMS無法在本次收集中處理掉它們，只能留在下一次GC時再將其處理掉，這部分垃圾稱為“浮動垃圾”。

　　③、產(chǎn)生內(nèi)存垃圾碎片

　　因為采用的算法是標記-清除，很明顯，會有空間碎片產(chǎn)生。

8、G1收集器

　　這是當(dāng)前收集器技術(shù)發(fā)展的最前沿的成果?？梢詫崿F(xiàn)在基本不犧牲吞吐量的前提下完成低停頓的內(nèi)存回收。

　　這是因為它并不像前面介紹的所有垃圾收集器是區(qū)分新生代，老年代的，它作用于全區(qū)域。將整個Java堆劃分為多個大小固定的獨立區(qū)域（Regin），并且跟蹤這些區(qū)域的垃圾堆積面積，在后臺維護一個優(yōu)先級列表，每次根據(jù)允許的收集時間，優(yōu)先回收垃圾最多的區(qū)域，這樣保證了G1收集器在有限的時間內(nèi)可以獲得最高的收集效率。

　　它與前面講的 CMS 垃圾收集器相比，有兩個顯著的改進：

　　①、采用 標記-整理 的回收算法

　　這樣不會產(chǎn)生空間碎片

　　②、可以精確的控制停頓時間

　　能讓使用者明確指定一個長度為M毫秒的時間片內(nèi)，消耗在垃圾回收上的時間不超過 N 毫秒。

　　③、作用于整個Java堆

　　G1收集器不區(qū)分年輕代和老年代，是整堆垃圾收集器。

9、如何選擇垃圾收集器　　

　　詳細文檔可以查看官方介紹，如下

　　https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/collectors.html

　　這里我們翻譯一下結(jié)論：

　　除非應(yīng)用程序有相當(dāng)嚴格的暫停時間要求，否則就讓JVM自己選擇垃圾收集器。并且可以適當(dāng)優(yōu)先調(diào)整堆的大小來提高性能。如果還不滿足要求，則以下面四點作為指導(dǎo)：

　　1.?如果應(yīng)用程序內(nèi)存小于100M，那么使用選項選擇串行收集器-XX:+UseSerialGC。

　　2. 如果應(yīng)用程序?qū)⒃趩魏颂幚砥魃线\行，并且沒有停頓時間的要求，選擇串行-XX:+UseSerialGC或者 JVM 自己選

　　3. 如果允許停頓時間超過1秒，選擇并行或 JVM 自己選

　　4.?如果響應(yīng)時間比總吞吐量更重要，并且垃圾收集暫停必須保持短于大約1秒，則使用-XX:+UseConcMarkSweepGC或選擇并發(fā)收集器-XX:+UseG1GC。

10、幾個名詞解釋

　　①、并行

　　指多條垃圾收集線程并行工作，但此時用戶線程仍然處于等待狀態(tài)。

　　適合科學(xué)計算、后臺處理等弱交互場景。

　　②、并發(fā)

　　指用戶線程與垃圾收集器線程同時執(zhí)行（但不一定是并行的，可能會交替執(zhí)行），用戶線程繼續(xù)執(zhí)行，而垃圾收集線程運行在另一塊CPU上。

　　適合對響應(yīng)快速的場景，比如Web。

　　③、停頓時間

　　垃圾收集器做垃圾回收中斷應(yīng)用執(zhí)行的時間。

　　④、吞吐量

　　?吞吐量 = 運行用戶代碼的時間 / （運行用戶代碼的時間+垃圾收集時間）

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/ysocean/p/11117365.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java虚拟机详解（四）------垃圾收集器的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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