Java垃圾回收机制-垃圾收集器(二)

上篇总结了常见的垃圾收集算法，这里回顾下常见的垃圾收集器。

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上图展示了7种不同分代的垃圾收集器，如果两个收集器之间存在连线，说明他们之间可以搭配使用。虚拟机所处的区域，代表它是新生代收集器还是老年代收集器。

下面依次介绍各自收集器，没有最好的收集器，针对不同的场景选择适合自己的收集器。

Serial收集器

它是最基本、发展历史最为悠久的收集器，单线程的收集器，在执行收集时，必须暂停其它的工作线程，直到它收集结束。早些年Java卡顿的现象就是由它导致的。

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两大特点：

• 它仅仅使用单线程进行垃圾回收
• 它独占式的垃圾回收

虽然串行收集器进行垃圾回收时给用户带来的体验极差，但是它简单高效，对于内存不是很大的场景一般停顿时间可以控制在很低几乎感知不到。只要不频繁发生，小小的停顿还是可以接受的。

Serial收集器对于运行在Client模式下的虚拟机来说是一个好的选择。

参数：
-XX：+UseSerialGC 指定使用新生代串行收集器和老年代串行收集器。

ParNew收集器

它是Serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集之外，其余行为包括Serial收集器所有的控制参数，实现上两者也共用了相当多的代码。

它是运行在Server模式下的首选新生代收集器。

ParNew收集器在单线程环境中，效果不会比Serial好。在CPU的数量增加下，在GC时可以更好的利用资源。

参数：
-XX:+UseParNewGC 表示新生代使用并行收集器，老年代使用串行收集器
-XX:ParallelGCThreads 限制垃圾收集器的线程数

Parallel Scavenge

也是新生代收集器，也使用复制算法，又是并行的。Parallel Scanvenge收集器的特点是它的关注点是达到可控制的吞吐量(Throughout)

总运行时间 = 运行用户代码时间 + 垃圾收集时间
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)

停顿时间越短越适合需要与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验，而高吞吐量可以更高效的利用CPU的时间，尽快完成程序的运算任务，主要适合在后台计算而不需要太多的交互任务。

参数：
-XX:+UseParallelGC:新生代使用并行回收收集器，老年代使用串行收集器。
-XX:+UseParallelOldGC:新生代和老年代都是用并行回收收集器
-XX:MaxGCPauseMillis 垃圾收集器最大的停顿时间，单位为毫秒
-XX:GCTimeRatio 直接设置吞吐量大小，垃圾收集时间占总时间的比值。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy 打开这个参数之后，就不用手动设置新生代，老年代的比例了，虚拟机会根据当前的运行情况自动调整。自适应策略也是Parallel Scanvenge与ParNew收集器的一个区别。

Serial Old

它是Serial收集器的老年代版本，通用是单线程，使用标记压缩算法，也是主要给client模式下的虚拟机使用。

如果用在Server模式下，则是与Parallel Scavenge收集器搭配使用。

参数：
-XX:+UseParallelGC:新生代使用并行回收收集器，老年代使用串行收集器。

Parallel Old

Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程的标记-整理算法，比Serial Old收集器出现的晚，可以更充分的利用多CPU的能力。

多CPU的情况下可以使用Parallel Old

参数：
-XX:+UseParallelOldGC:新生代和老年代都是用并行回收收集器

CMS收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，注重服务的响应速度，希望系统停顿时间最短，CMS收集器非常适合这类应用的需求。

使用标记清除算法，过程有4个步骤：

• 初始标记
• 并发标记
• 重新标记
• 并发清除

初始标记和重新标记，两个步骤仍需要停顿，初始标记仅仅是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快。并发阶段就是GC Root Tracing的过程，重新标记阶段则是对用户程序继续运作而导致标记变动的一部分对象标记记录，这个阶段时间也很端比初始标记长，并发标记短。

CMS的缺点：

• 对CPU资源非常敏感，需保证足够的CPU资源
• 标记清除算法的缺点，会有大量的空间碎片
• 无法处理浮动垃圾，程序不断的运行就会有不断的垃圾产生，而CMS收集器无法集中处理它们，只好在下次GC时清理掉。

根据描述，可以看到CMS收集器适合那些服务器资源比较多人使用，内存充足，CPU充足，然后使用CMS收集器。

G1收集器

G1收集器是当今收集器技术发展的最前沿成果之一。

它的特点：

• 并行与并发，停顿时间更短
• 分代收集，仍然有分代概念
• 空间整合，不会产生碎片
• 可预测的停顿，可以设置停顿时间在多少范围内

在G1之前进行收集的范围都是整个新生代或老年代，而G1不再是这样，使用G1收集器的时候，Java堆的内存布局就与其它的收集器有很大的区别，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域，虽然还保有区域的概念，但新生代和老年代已经不再是物理隔离的了。

G1收集器过程：

• 初始标记 标记GCRoots 能直接关联到的对象
• 并发标记 进行可达性分析，找出存活对象，耗时稍长
• 最终标记 标记并发标记期间因用户程序继续运行而导致的标记变动
• 筛选回收 对各个Region区域回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。

现在JVM默认的收集器还不是G1收集器，但可以尝试。

最后

本文介绍个几种常见的垃圾收集器。与上文垃圾回收算法对应，建议阅读《深入理解Java虚拟机》

参考

• Java的垃圾回收机制-垃圾收集算法(一)
• 《深入理解Java虚拟机》