经典垃圾收集器

迈不过友情╰ 2023-10-01 21:13 41阅读 0赞

各款收集器之间的关系

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## 一、Serial收集器 ##

Serial收集器使最基础、历史最悠久的垃圾收集器，曾经在JDK1.3.1之前是HotSpot虚拟机新生代收集器的唯一选择。这个收集器是一个单线程工作的收集器，它在进行垃圾回收时，必须暂停其他所有的工作线程，称为 "Stop The World"。但是简单高效，对于内存资源环境受限的环境，它是所有收集器里额外内存消耗最小的。

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## 二、ParNew收集器 ##

ParNew收集器实质上是Serial收集器的多线程并行版本，除了同时使用多条线程进行垃圾收集之外，其余的行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial收集器完全一致。

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## 三、Parallel Scavenge收集器 ##

Parallel Scavenge收集器也是一款新生代收集器，同样基于标记 - 复制算法实现，也能够多线程并行。Parallel Scavenge收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量。

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Parallel Scavenge收集器提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间的-XX :MaxGCPauseMillis参数一级直接设置吞吐量大小的：-XX:GCTimeRatio参数。Parallel Scavenge收集器也常被成为 “吞吐量优先收集器”。

## 四、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-整理算法。这个收 集器的主要意义也是供客户端模式下的HotSpot虚拟机使用。如果在服务端模式下，它也可能有两种用 途：一种是在JDK 5以及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用，另外一种就是作为CMS 收集器发生失败时的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用。

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## 五、Parallel Old收集器 ##

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多线程并发收集，基于标记-整理算法实现。 直到Parallel Old收集器出现后，“吞吐量优先”收集器终于有了搭配组合，在注重吞吐量或者处理器资源较为稀缺的场合，都可以考虑Parallel Scavenge加Parallel Old组合。

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## 六、CMS收集器 ##

CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间位目标的收集器。CMS收集器是基于标记 - 清除算法实现的，运作过程较为复杂，整个过程分为四个步骤：

1）初始标记。

2）并发标记。

3）重新标记。

4）并发清除。

其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”。初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快；并发标记阶段就是从GC Roots的直接关联对象开始遍历整个对 象图的过程，这个过程耗时较长但是不需要停顿用户线程，可以与垃圾收集线程一起并发运行；而重 新标记阶段则是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的 标记记录，这个阶段的停顿时间通常会比初始标记阶段稍长一 些，但也远比并发标记阶段的时间短；最后是并发清除阶段，清理删除掉标记阶段判断的已经死亡的 对象，由于不需要移动存活对象，所以这个阶段也是可以与用户线程同时并发的。

由于在整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除阶段中，垃圾收集器线程都可以和用户一起工作，所以总体上说CMS收集器的内存回收过程是于用户线程一并发执行的。

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CMS收集器的优点：并发收集、低停顿

CMS收集器的缺点：

1）CMS收集器对处理器资源非常敏感。

2）CMS无法处理浮动垃圾。（在CMS的并发标记和并发清理阶 段，用户线程是还在继续运行的，程序在运行自然就还会伴随有新的垃圾对象不断产生，但这一部分 垃圾对象是出现在标记过程结束以后，CMS无法在当次收集中处理掉它们，只好留待下一次垃圾收集 时再清理掉。这一部分垃圾就称为“浮动垃圾”。）

3）要是CMS运行期间预留的空间无法满足程序分配新对象的需要，就会出现一次并发失败。

4）CMS收集器是一款基于“标记 - 清除算法”实现的收集器，那么意味着收集结束时会有大量空间碎片产生。

## 七、Garbage First收集器 ##

Garbage First（简称G1）收集器是垃圾收集器技术发展历史上的里程碑式的成果，它开创了收集 器面向局部收集的设计思路和基于Region的内存布局形式。

G1是一款主要面向服务端应用的垃圾收集器。作为CMS收集器的替代者和继承人，设计者们希望做出一款能够建立起“停顿时间模型”的收集器，停顿时间模型的意思是能够支持指定在一个长度为M毫秒的时间片段 内，消耗在垃圾收集上的时间大概率不超过N毫秒这样的目标，这几乎已经是实时Java的中软实时垃圾收集器特征了。

G1开创的基于Region的堆内存布局是它能够实现这个目标的关键。虽然G1也仍是遵循分代收集理 论设计的，但其堆内存的布局与其他收集器有非常明显的差异：G1不再坚持固定大小以及固定数量的 分代区域划分，而是把连续的Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），每一个Region都可以 根据需要，扮演新生代的Eden空间、Survivor空间，或者老年代空间。收集器能够对扮演不同角色的 Region采用不同的策略去处理，这样无论是新创建的对象还是已经存活了一段时间、熬过多次收集的 旧对象都能获取很好的收集效果。

G1收集器通过原始快照算法来实现，运作过程大致可以分为一下四步：

初始标记（Initial Marking）：仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，并且修改TAMS 指针的值，让下一阶段用户线程并发运行时，能正确地在可用的Region中分配新对象。这个阶段需要 停顿线程，但耗时很短，而且是借用进行Minor GC的时候同步完成的，所以G1收集器在这个阶段实际 并没有额外的停顿。

并发标记（Concurrent Marking）：从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，递归扫描整个堆 里的对象图，找出要回收的对象，这阶段耗时较长，但可与用户程序并发执行。当对象图扫描完成以 后，还要重新处理SATB记录下的在并发时有引用变动的对象。

最终标记（Final Marking）：对用户线程做另一个短暂的暂停，用于处理并发阶段结束后仍遗留 下来的最后那少量的SATB记录。

筛选回收（Live Data Counting and Evacuation）：负责更新Region的统计数据，对各个Region的回 收价值和成本进行排序，根据用户所期望的停顿时间来制定回收计划，可以自由选择任意多个Region 构成回收集，然后把决定回收的那一部分Region的存活对象复制到空的Region中，再清理掉整个旧 Region的全部空间。这里的操作涉及存活对象的移动，是必须暂停用户线程，由多条收集器线程并行 完成的。

G1不是仅仅面向低延迟，停顿用户线程能够最大幅度提高垃圾收集效率，为了保证吞吐量所以才选择了完全暂停用户线程的实现方案。

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