HotSpot 虛擬機(jī)提供了多種垃圾收集器，每種收集器都有各自的特點(diǎn)，雖然我們要對各個(gè)收集器進(jìn)行比較，但并非為了挑選出一個(gè)最好的收集器。我們選擇的只是對具體應(yīng)用最合適的收集器。

新生代垃圾收集器

Serial 垃圾收集器（單線程）

只開啟一條 GC 線程進(jìn)行垃圾回收，并且在垃圾收集過程中停止一切用戶線程，即 Stop The World。

一般客戶端應(yīng)用所需內(nèi)存較小，不會(huì)創(chuàng)建太多對象，而且堆內(nèi)存不大，因此垃圾收集器回收時(shí)間短，即使在這段時(shí)間停止一切用戶線程，也不會(huì)感覺明顯卡頓。因此 Serial 垃圾收集器適合客戶端使用。

由于 Serial 收集器只使用一條 GC 線程，避免了線程切換的開銷，從而簡單高效。

ParNew 垃圾收集器（多線程）

ParNew 是 Serial 的多線程版本。由多條 GC 線程并行地進(jìn)行垃圾清理。但清理過程依然需要 Stop The World。

ParNew 追求“低停頓時(shí)間”,與 Serial 唯一區(qū)別就是使用了多線程進(jìn)行垃圾收集，在多 CPU 環(huán)境下性能比 Serial 會(huì)有一定程度的提升；但線程切換需要額外的開銷，因此在單 CPU 環(huán)境中表現(xiàn)不如 Serial。

Parallel Scavenge 垃圾收集器（多線程）

Parallel Scavenge 和 ParNew 一樣，都是多線程、新生代垃圾收集器。但是兩者有巨大的不同點(diǎn)：

• Parallel Scavenge：追求 CPU 吞吐量，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成指定任務(wù)，因此適合沒有交互的后臺(tái)計(jì)算。

• ParNew：追求降低用戶停頓時(shí)間，適合交互式應(yīng)用。

吞吐量 = 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 / (運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間)

追求高吞吐量，可以通過減少 GC 執(zhí)行實(shí)際工作的時(shí)間，然而，僅僅偶爾運(yùn)行 GC 意味著每當(dāng) GC 運(yùn)行時(shí)將有許多工作要做，因?yàn)樵诖似陂g積累在堆中的對象數(shù)量很高。單個(gè) GC 需要花更多的時(shí)間來完成，從而導(dǎo)致更高的暫停時(shí)間。而考慮到低暫停時(shí)間，最好頻繁運(yùn)行 GC 以便更快速完成，反過來又導(dǎo)致吞吐量下降。

• 通過參數(shù) -XX:GCTimeRadio 設(shè)置垃圾回收時(shí)間占總 CPU 時(shí)間的百分比。

• 通過參數(shù) -XX:MaxGCPauseMillis 設(shè)置垃圾處理過程最久停頓時(shí)間。

• 通過命令 -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 開啟自適應(yīng)策略。我們只要設(shè)置好堆的大小和 MaxGCPauseMillis 或 GCTimeRadio，收集器會(huì)自動(dòng)調(diào)整新生代的大小、Eden 和 Survivor 的比例、對象進(jìn)入老年代的年齡，以最大程度上接近我們設(shè)置的 MaxGCPauseMillis 或 GCTimeRadio。

老年代垃圾收集器

Serial Old 垃圾收集器（單線程）

Serial Old 收集器是 Serial 的老年代版本，都是單線程收集器，只啟用一條 GC 線程，都適合客戶端應(yīng)用。它們唯一的區(qū)別就是：Serial Old 工作在老年代，使用“標(biāo)記-整理”算法；Serial 工作在新生代，使用“復(fù)制”算法。

Parallel Old 垃圾收集器（多線程）

Parallel Old 收集器是 Parallel Scavenge 的老年代版本，追求 CPU 吞吐量。

CMS 垃圾收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep，并發(fā)標(biāo)記清除）收集器是以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器（追求低停頓），它在垃圾收集時(shí)使得用戶線程和 GC 線程并發(fā)執(zhí)行，因此在垃圾收集過程中用戶也不會(huì)感到明顯的卡頓。

• 初始標(biāo)記：Stop The World，僅使用一條初始標(biāo)記線程對所有與 GC Roots 直接關(guān)聯(lián)的對象進(jìn)行標(biāo)記。

• 并發(fā)標(biāo)記：使用多條標(biāo)記線程，與用戶線程并發(fā)執(zhí)行。此過程進(jìn)行可達(dá)性分析，標(biāo)記出所有廢棄對象。速度很慢。

• 重新標(biāo)記：Stop The World，使用多條標(biāo)記線程并發(fā)執(zhí)行，將剛才并發(fā)標(biāo)記過程中新出現(xiàn)的廢棄對象標(biāo)記出來。

• 并發(fā)清除：只使用一條 GC 線程，與用戶線程并發(fā)執(zhí)行，清除剛才標(biāo)記的對象。這個(gè)過程非常耗時(shí)。

并發(fā)標(biāo)記與并發(fā)清除過程耗時(shí)最長，且可以與用戶線程一起工作，因此，總體上說，CMS 收集器的內(nèi)存回收過程是與用戶線程一起并發(fā)執(zhí)行的。

CMS 的缺點(diǎn)：

• 吞吐量低

• 無法處理浮動(dòng)垃圾

• 使用“標(biāo)記-清除”算法產(chǎn)生碎片空間，導(dǎo)致頻繁 Full GC

對于產(chǎn)生碎片空間的問題，可以通過開啟 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection，在每次 Full GC 完成后都會(huì)進(jìn)行一次內(nèi)存壓縮整理，將零散在各處的對象整理到一塊。設(shè)置參數(shù) -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 告訴 CMS，經(jīng)過了 N 次 Full GC 之后再進(jìn)行一次內(nèi)存整理。

G1 通用垃圾收集器

G1 是一款面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器，它沒有新生代和老年代的概念，而是將堆劃分為一塊塊獨(dú)立的 Region。當(dāng)要進(jìn)行垃圾收集時(shí)，首先估計(jì)每個(gè) Region 中垃圾的數(shù)量，每次都從垃圾回收價(jià)值最大的 Region 開始回收，因此可以獲得最大的回收效率。

從整體上看， G1 是基于“標(biāo)記-整理”算法實(shí)現(xiàn)的收集器，從局部（兩個(gè) Region 之間）上看是基于“復(fù)制”算法實(shí)現(xiàn)的，這意味著運(yùn)行期間不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。

這里拋個(gè)問題 ??

一個(gè)對象和它內(nèi)部所引用的對象可能不在同一個(gè) Region 中，那么當(dāng)垃圾回收時(shí)，是否需要掃描整個(gè)堆內(nèi)存才能完整地進(jìn)行一次可達(dá)性分析？

并不！每個(gè) Region 都有一個(gè) Remembered Set，用于記錄本區(qū)域中所有對象引用的對象所在的區(qū)域，進(jìn)行可達(dá)性分析時(shí)，只要在 GC Roots 中再加上 Remembered Set 即可防止對整個(gè)堆內(nèi)存進(jìn)行遍歷。

如果不計(jì)算維護(hù) Remembered Set 的操作，G1 收集器的工作過程分為以下幾個(gè)步驟：

• 初始標(biāo)記：Stop The World，僅使用一條初始標(biāo)記線程對所有與 GC Roots 直接關(guān)聯(lián)的對象進(jìn)行標(biāo)記。

• 并發(fā)標(biāo)記：使用一條標(biāo)記線程與用戶線程并發(fā)執(zhí)行。此過程進(jìn)行可達(dá)性分析，速度很慢。

• 最終標(biāo)記：Stop The World，使用多條標(biāo)記線程并發(fā)執(zhí)行。

• 篩選回收：回收廢棄對象，此時(shí)也要 Stop The World，并使用多條篩選回收線程并發(fā)執(zhí)行。

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