JVM垃圾回收-7种垃圾收集器

Posted 2021-02-20 macrossft

概述

垃圾收集器是垃圾回收算法（标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法）的具体实现，不同商家、不同版本的JVM所提供的垃圾收集器可能会有很在差别，本文主要介绍HotSpot虚拟机中的垃圾收集器。7种垃圾收集器如图所示。
图中表示7种作用于不同分代的收集器，如果两个收集器之间存在连线，说明可以搭配使用。横线上办部分为年轻代的垃圾收集器，下半部分为老年代的垃圾收集器。

相关概念

STW机制

Stop-The-World机制简称STW，是在执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能与JVM交互；这些现象多半是由于gc引起。

吞吐量

指的是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值，即
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）。
假设虚拟机总共运行了100分钟，其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。

并行和并发

• 并行（Parallel）：指多条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。
• 并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），用户程序在继续运行。而垃圾收集程序运行在另一个CPU上。

Minor GC 和 Full GC

• 新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
• 老年代GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的GC，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

Serial收集器

收集器流程图如图所示

特点：单线程的收集器，在工作时，必须暂停其他所有的工作线程，直至它收集结束。也是虚拟机默认的新生代收集器
优点：

• 单线程执行，没有线程交互的开销，
• 垃圾收集停顿在几百毫秒内，这一定程度上可以接受

缺点：STW问题(“Stop The World”)

ParNew收集器

ParNew收集器就是Serial收集器多线程的版本。 除了多线程外，其余的行为、特点和Serial收集器一样；
在Server模式下，ParNew收集器是一个非常重要的收集器，因为除Serial外，目前只有它能与CMS收集器配合工作；
但在单个或两个CPU环境中，不会比Serail收集器有更好的效果，因为存在线程交互开销。

设置参数

• "-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS后，会默认使用ParNew作为新生代收集器；
• "-XX:+UseParNewGC"：强制指定使用ParNew；
• "-XX:ParallelGCThreads"：指定垃圾收集的线程数量，ParNew默认开启的收集线程与CPU的数量相同；

parallel scavenger收集器

parallel scavenger收集器是达到一个可控制吞吐量。既尽量的缩短垃圾收集时间，保证与用户的交互速度。既给定一个指定的垃圾收集停顿收集，当垃圾收集时间超过给定值，无论是否回收完成都会停止回收工作。
特点：

• 新生代收集器
• 与ParNew一样 并行的多线程收集器
  设置参数
• -XX:MaxGCPauseMillis
  控制最大垃圾收集停顿时间，大于0的毫秒数
  MaxGCPauseMillis设置得稍小，停顿时间可能会缩短，但也可能会使得吞吐量下降。因为可能导致垃圾收集发生得更频繁
• -XX:GCTimeRatio
  设置垃圾收集时间占总时间的比率，0<n<100的整数
  GCTimeRatio相当于设置吞吐量大小
• -XX:+UseAdptiveSizePolicy
  这是一个开关参数，打开参数后，就不需要手工指定新生代的大小（-Xmn）、Eden和Survivor区的比例（-XX:SurvivorRatio）、晋升老年代对象年龄（-XX:PretenureSizeThreshold）等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情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，这种方式称为GC自适应的调节策略（GC Ergonomics）。自适应调节策略也是Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别。

Serial Old收集器

Serial Old 是 Serial收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器，使用 “标记-整理”（Mark-Compact） 算法。
此收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。如果在Server模式下，它还有两大用途：

• 在JDK1.5 以及之前版本（Parallel Old诞生以前）中与Parallel Scavenge收集器搭配使用
• 作为CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用

Parallel Old收集器

Parallel Old收集器是parallel scavenger收集器的老年代版本。
特点：

• 采用“标记-整理”算法
• 多线程执行
• Parallel Old收集器的工作流程与Parallel Scavenge相同

CMS收集器

CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。

G1收集器

阉割 后续补充