JVM 垃圾收集器的种类

本文主要是介绍JVM 垃圾收集器的种类，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

JVM将内存空间（堆）分为老年代和新生代，然后垃圾收器是针对不同年代作用的。

上图显示了jvm中目前（1.7）采用的垃圾收集器，除了G1收集器外，其他收集器都是只服务于新生代和老年代中的一个。

连线表示新生代的垃圾收集器和老年代的垃圾收集器可以协同工作。

Serial [单线程] (复制)

对应上图中新生代最左边的收集器，作为新生代的第一个出现的收集器。

优点：

• 简单、高效

缺点：

• 单线程，即只会使用 一个CPU/一条收集线程 去完成垃圾收集的工作
• 在垃圾回收时，必须暂停其他所有线程的工作线程（Stop The World）

在JVM在Client模式下，默认的新生代收集器仍然是Serial收集器。

Serial Old [单线程] (标记-整理)

Serial Old收集器是Serial的老年代版本,协同工作模式如下:

可以看出Serial Old可以与其他三个新生代的垃圾回收器协同作用，故当老年代使用CMS收集器出现故障时（Concurrent Mode Failure）,可以作为CMS的后备选择。

ParNew [多线程] (复制)

ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本，也需要停止所有用户线程(STW)。
因此在多CPU模式下，ParNew搭配CMS将是很好的选择。

在JVM的Server模式下，ParNew是老年代的首先垃圾收集器。

Parallel Scavenge [多线程] (复制)

优点：

• 达到一个可控制的吞吐量（Throughput）

吞吐量 = 运行用户代码的时间 / ( 运行用户代码时间 + 垃圾收集时间 )

高吞吐量可以有效的利用CPU，尽可能完成程序的任务，也就是越适合在后台运算而不需要太多交互任务。

提供了两个参数用于精确控制吞吐量（一般由JVM自动调节）：

• -XX:MaxGCPauseMillis 控制最大垃圾收集停顿时间（设置的越小，吞吐量则必然越小）
• -XX:GCTimeRatio 直接设置吞吐量

Parallel Old [多线程] (标记-整理)

只能和Parallel Scavenge配合使用(吞吐量优先)，这个组合常用于注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合。

CMS [并发] (标记-清除)

垃圾清理四个阶段：

• 初始标记（CMS initial mark）
  任务仅仅是标记一下GC Roots能直接关联到的对象。（需执行STW-极快）

• 并发标记（CMS concurrent mark）
  这一阶段是GC Roots后的延伸，即找出GC Roots能关联到的对象，即GC Roots Tracing的过程。 (与用户线程并发执行)

• 重新标记（CMS remark）
  由于上一阶段并发标记是并发的，这意味着在进行GC Roots Tracing时，用户线程仍会改变已标记的对象的状态，故该阶段重新标记是为了修正并发标记期间因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分，该阶段的时间比初始标记略长，但比并发标记时间短。（需执行STW-快速-并发）

• 并发清除（CMS concurrent sweep）
  清除上述标记的垃圾。 (与用户线程并发执行)

缺点：

• 对CPU资源非常敏感

  垃圾收集线程与用户线程需抢占CPU资源并发执行。当CPU核数较高时，才建议使用CMS。

• 无法有效处理浮动垃圾

  由于并发标记和并发清除阶段仍有用户线程，因此会导致不断有垃圾产生，这部分垃圾无法在当次阶段被清理，这部分垃圾就被称为浮动垃圾。

  由于在清理的同时伴随着用户线程，因此堆上还需要预留空间给用户线程使用。

  这将导致CMS运行期间，可能预留的空间无法满足程序的需要，此时就会出现Concurrent Mode Failure,此时CMS垃圾收集器失效，将会启用Serial Old。

• 垃圾碎片

  一开始就说过，CMS是标记-清除的，因此产生空间碎片。

  太多的空间碎片会导致内存分布太散，无法容纳大对象，当无法容纳大对象时，就会触发一次Full GC，会在Full GC发生前启用一次内存整理合并。

G1

对于G1来说，Java堆被划分为多个大小相等的独立区域（Region），并跟踪每个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收时所需要的经验值），在后台维护一个优先列表，并根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region。

G1的垃圾回收也可划分为以下几步：

• 初始标记（Initial Marking）
  仅仅是标记GC Roots能直接关联到的对象，并修改TAMS（Next Top at Mark Start）的值，让下一阶段的用户在并发执行时，可以正确的创建对象（这也说明Region内是采用标记-整理算法）。（需执行STW-极快）

• 并发标记（Concurrent Marking）
  同CMS的并发标记，耗时较长。(与用户线程并发执行)

• 最终标记（Final Marking）
  同样是为了修正在并发标记期间引起的变动。不同的是，JVM将对象变化记录在线程Remembered Set Logs里面，该阶段需要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中。（需执行STW，但垃圾回收线程却可以并行执行）

• 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，根据用户所希望的GC停顿时间来执行回收计划。

特点：

• 并行与并发

  • 并发标记阶段，用户线程和垃圾回收线程并发执行
  • 最终标记和筛选回收阶段是垃圾回收线程并行执行，

• 分代收集

• 空间整合
  从整体来看是基于标记-整理的，从局部（两个Region之间）来看是基于复制算法的，无论如何G1都不会产生垃圾碎片。

• 可预测的停顿
  能让使用者明确指定在一个长度为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。

这篇关于JVM 垃圾收集器的种类的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---