垃圾回收器分类
- Serial GC
它是最古老的垃圾收集器，“Serial”体现在其收集工作是单线程的，并且在进行垃圾收集过程中，会进入臭名昭著的“Stop-The-World”状态。当然，其单线程设计也意味着精简的 GC 实现，无需维护复杂的数据结构，初始化也简单，所以一直是 Client 模式下 JVM 的默认选项。从年代的角度，通常将其老年代实现单独称作 Serial Old，它采用了标记 - 整理（Mark-Compact）算法，区别于新生代的复制算法。Serial GC 的对应 JVM 参数是
-XX:+UseSerialGC
- ParNew GC
很明显是个新生代 GC 实现，它实际是 Serial GC 的多线程版本，最常见的应用场景是配合老年代的 CMS GC 工作，下面是对应参数
-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC
- CMS（Concurrent Mark Sweep） GC
基于标记 - 清除（Mark-Sweep）算法，设计目标是尽量减少停顿时间，这一点对于 Web 等反应时间敏感的应用非常重要，一直到今天，仍然有很多系统使用 CMS GC。但是，CMS 采用的标记 - 清除算法，存在着内存碎片化问题，所以难以避免在长时间运行等情况下发生 full GC，导致恶劣的停顿。另外，既然强调了并发（Concurrent），CMS 会占用更多 CPU 资源，并和用户线程争抢
- Parallel GC
在早期 JDK 8 等版本中，它是 server 模式 JVM 的默认 GC 选择，也被称作是吞吐量优先的 GC。它的算法和 Serial GC 比较相似，尽管实现要复杂的多，其特点是新生代和老年代 GC 都是并行进行的，在常见的服务器环境中更加高效。
并行：Parallel Scavenge（新生代）
并行：Parallel Old (老年代)
开启选项是
-XX:+UseParallelGC
另外，Parallel GC 引入了开发者友好的配置项，我们可以直接设置暂停时间或吞吐量等目标，JVM 会自动进行适应性调整，例如下面参数
-XX:MaxGCPauseMillis=value
-XX:GCTimeRatio=N // GC时间和用户时间比例 = 1 / (N+1)
CMS Failure Mode
在正常的情况下CMS整个流程的暂停时间都是很短的，一般也就在10ms～100ms左右。然而这与线上的情况并不相符，线上集群在读写压力很大的情况下，经常会出现长时间的卡顿，有些卡顿甚至长达几分钟，导致很严重的读写阻塞，甚至会造成Region Server和Zookeeper之间Session超时，使得Region Server异常离线。实际上，CMS并不是很完美，它会在两种场景下产生严重的Full GC，接下来分别进行介绍。
Full GC产生的2个场景
- Concurrent Failure
这种场景其实比较简单，假如现在系统正在执行CMS回收老生代空间，在回收的过程中新生代来了一批对象进来，不巧的是，老生代已经没有空间再容纳这些对象了。这种场景下，CMS回收器会停止继续工作，系统进入 ’stop-the-world’ 模式，并且回收算法会退化为单线程复制算法，重新分配整个堆内存的存活对象到S0中，释放所有其他空间。很显然，整个过程会非常’漫长’。但是这种问题也很容易解决，只需要让CMS回收器更早一点回收就可以避免。JVM提供了参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=N来设置CMS回收的时机，其中N表示当前老生代已使用内存占新生代总内存的比例，该值默认为68，可以将该值修改的更小使得回收更早进行
- Promotion Failure (内存碎片,不足以分配连续的空间)
假设此时设置XX:CMSInitiatingOccupancyFraction＝60，但是在已使用内存还没有达到总内存60%的时候，已经没有空间容纳从新生代迁移的对象了。罪魁祸首就是内存碎片，上文中提到CMS算法会产生大量碎片，当碎片容量积累到一定大小之后就会造成上面的场景。这种场景下，CMS回收器一样会停止工作，进入漫长的 ’stop-the-world’ 模式。JVM也提供了参数-XX: UseCMSCompactAtFullCollection来减少碎片的产生，这个参数表示会在每次CMS回收垃圾之后执行一次碎片整理，很显然，这个参数会对性能有比较大的影响，对HBase这种对延迟敏感的业务来说并不是一个完美解决方案
在实际线上环境中，很少出现Concurrent Failure模式的Full GC，大多数Full GC场景都是Promotion Failure
- G1 GC
这是一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现，是 Oracle JDK 9 以后的默认 GC 选项。G1 可以直观的设定停顿时间的目标，相比于 CMS GC，G1 未必能做到 CMS 在最好情况下的延时停顿，但是最差情况要好很多。G1 GC 仍然存在着年代的概念，但是其内存结构并不是简单的条带式划分，而是类似棋盘的一个个 region。Region 之间是复制算法，但整体上实际可看作是标记 - 整理（Mark-Compact）算法，可以有效地避免内存碎片，尤其是当 Java 堆非常大的时候，G1 的优势更加明显。G1 吞吐量和停顿表现都非常不错，并且仍然在不断地完善，与此同时 CMS 已经在 JDK 9 中被标记为废弃（deprecated），所以 G1 GC 值得你深入掌握
G1 与CMS对比
Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果，相比与 CMS 收集器，G1 收集器两个最突出的改进是：
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基于标记-整理算法，不产生内存碎片
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可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。
G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率。
常见垃圾回收器的组合方式
Serial
ParNew + CMS
ParallelYoung + ParallelOld
G1GC
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