JVM有哪些垃圾回收器

╰半橙微兮° 2023-10-13 09:48 92阅读 0赞

#### JVM有哪些垃圾回收器 ####

*  7种垃圾回收器之间的关系
 *  适用于新生代的垃圾回收器
 *   *  Serial收集器
     *   *  特点
         *  应用场景
         *  Serial / Serial Old收集器运行示意图
     *  ParNew算法
     *   *  特点
         *  应用场景
         *  ParNew/Serial Old组合收集器运行示意图
     *  Parallel Scavenge收集器
     *   *  特点
         *  目标
         *  值得关注的一个点
         *   *  GC自适应调节策略
 *  适用于老年代的垃圾回收器
 *   *  CMS收集器
     *   *  特点
         *  应用场景
         *  运行步骤
         *   *  初始标记
             *  并发标记
             *  重新标记
             *  并发清除
         *  CMS收集器的工作过程图
         *  CMS收集器的缺点
 *  适用于整堆的垃圾回收器
 *   *  G1收集器
     *   *  特点
         *   *  并行与并发
             *  分代收集
             *  空间整合
             *  可预测的停顿
         *  G1收集器运行示意图
 *  概念解析
 *   *  并行（Parallel）
     *  并发（Concurrent）
     *  吞吐量
 *  总体原则

## 7种垃圾回收器之间的关系 ##

![在这里插入图片描述][e40196e74e9b41b0b071a1739b9ef80d.png]  
图中展示了7中作用于不同分代的收集器，如果两个收集器之间存在连线，则说明它们可以搭配使用。

虚拟机所处的区域则标识它是属于新生代还是老年代收集器。

## 适用于新生代的垃圾回收器 ##

全部都是复制算法。

Serial、ParNew、Parallel Scavenge

### Serial收集器 ###

该垃圾回收器是最基本的、发展历史最悠久的收集器。

#### 特点 ####

**单线程**、简单高效（与其他收集器的单线程相比），对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得**最高的单线程收集效率**。

收集器进行垃圾回收时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它结束（Stop The World）。

#### 应用场景 ####

适用于Client模式下的虚拟机。

#### Serial / Serial Old收集器运行示意图 ####

![在这里插入图片描述][60fda2389b624c32a7deeb77d0b7d1d5.png]

### ParNew算法 ###

ParNew收集器其实就是Serial收集器的**多线程版本**。

#### 特点 ####

多线程、ParNew收集器**默认开启的收集线程数与CPU的数量相同**，在CPU非常多的环境中，可以使用-XX：ParallelGCThreads参数来限制垃圾收集的线程数。

和Serial收集器一样存在Stop The World问题。

#### 应用场景 ####

ParNew收集器是许多运行在**Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器**。

因为它是除了Serial收集器外，唯一一个能与CMS收集器配合工作的。

#### ParNew/Serial Old组合收集器运行示意图 ####

![在这里插入图片描述][f7604c819ad54ec58e9c9f5b225b731d.png]

### Parallel Scavenge收集器 ###

Parallel Scavenge收集器与吞吐量关系密切，故也称为**吞吐量优先收集器**。

#### 特点 ####

属于**新生代收集器**也是采用**复制算法**的收集器，又是**并行的多线程收集器**（与ParNew收集器类似）。

#### 目标 ####

该收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量。

#### 值得关注的一个点 ####

**GC自适应调价策略**与ParNew收集器最重要的一个区别。

##### GC自适应调节策略 #####

Parallel Scavenge收集器可设置-XX：+UseAdptiveSizePolicy参数。当开关打开时不需要手动指定新生代的大小（-Xmn）、Eden与Survivor区的比例（-XX:SurvivorRation）、晋升老年代的对象年龄（-XX:PretenureSizeThreshold）等，虚拟机会根据系统的运行状况收集性能监控信息，动态设置这些参数以提供最优的停顿时间和最高的吞吐量，这种调节方式称为GC的自适应调节策略。

XX:MaxGCPauseMills控制最大的垃圾收集停顿时间。  
XX:GCRatio直接设置吞吐量的大小。

## 适用于老年代的垃圾回收器 ##

CMS(标记-清理)  
Serial Old(标记-整理)  
Parallel Old(标记整理)

### CMS收集器 ###

CMS收集器是一种**以获取最短回收停顿时间为目标**的收集器。

#### 特点 ####

基于标记-清除算法实现。并发收集、低停顿。

#### 应用场景 ####

适用于注重服务的**响应速度**，希望系统停顿时间最短，给用户带来更好的体验等场景下。**如web程序、b/s服务**。

#### 运行步骤 ####

##### 初始标记 #####

标记GC Roots能直接到的对象。速度很快但是仍存在Stop The World问题。

##### 并发标记 #####

进行GC Roots Tracing的过程，找出存活对象且用户线程可并发执行。

##### 重新标记 #####

为了修正并发标记期间因用户程序继续运行而导致标记发生变动的那一部分对象的标记记录。仍然存在Stop The World问题。

##### 并发清除 #####

对标记的对象进行清除回收。

CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。

#### CMS收集器的工作过程图 ####

![在这里插入图片描述][5e39ed24b77c4a729de5e8579195a0ed.png]  
它将垃圾回收的阶段变长，并且在其中某些阶段可以和用户线程并发执行。这就让垃圾回收的时候，应用程序也能执行，这就保证了响应时间。

#### CMS收集器的缺点 ####

1.  对CPU资源非常敏感。
2.  无法处理浮动垃圾，可能出现Concurrent Model Failure失败而导致另一侧Full GC的产生。
3.  因为采用标记-清除算法所以**会存在空间碎片的问题**  
    ，导致大对象无法分配空间，不得不提前出发一次Full。  
    ![在这里插入图片描述][e45635cd5a984a1c9465848419ecb424.png]

## 适用于整堆的垃圾回收器 ##

G1  
一个Region是标记-清除算法，2个Region之间是复制算法。

### G1收集器 ###

G1收集器是一款**面向服务端应用**的垃圾收集器。

#### 特点 ####

##### 并行与并发 #####

G1能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势，**使用多个CPU来缩短Stop-The-World停顿时间**。

##### 分代收集 #####

G1能够独自管理整个Java堆，并且采用**不同的方式**去处理新创建的对象和已经存活了一段时间、熬过多次GC的旧对象以获取更好的收集效果。

##### 空间整合 #####

G1运作期间不会产生空间碎片，收集后能提供规整的可用内存。

##### 可预测的停顿 #####

G1除了追求低停顿外，还能建立可预判的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。

#### G1收集器运行示意图 ####

![在这里插入图片描述][973fc161bb9f4876bebc4a6c36942039.png]  
优先回收垃圾最多的区域。

## 概念解析 ##

### 并行（Parallel） ###

多个垃圾收集线程并行工作，此时用户线程处于等待状态。

### 并发（Concurrent） ###

用户线程和垃圾收集线程同时执行。

### 吞吐量 ###

运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾回收时间）

## 总体原则 ##

减少STOP THE WORD时间，使用并发收集器（比如CMS + ParNew，G1）  
来减少暂停时间，加快响应时间，并使用并行收集器来增加多处理器硬件上的总体吞吐量。

**参考资料**：[【5分钟背八股】118：JVM有哪些垃圾回收器，实际中如何选择？][5_118_JVM]

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