前言

垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具體實(shí)現(xiàn)

本文將對(duì)市面上常見的垃圾收集器類型進(jìn)行講解，希望你們會(huì)喜歡

垃圾收集器類型

垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具體實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)在主流的垃圾收集器有 7 種：

我們會(huì)根據(jù)需求場(chǎng)景的不同，選擇不同特點(diǎn)的垃圾收集器

下面我會(huì)詳細(xì)介紹。

1. Serial收集器

1.1 定義

最基本、發(fā)展歷史最長(zhǎng)的垃圾收集器

1.2 優(yōu)點(diǎn)

• 并發(fā)收集 在進(jìn)行垃圾收集時(shí)，必須暫停其他所有工作線程（Stop The World），直到收集結(jié)束。

暫停工作線程 是在用戶不可見的情況下進(jìn)行

注：并發(fā) 與 并行的區(qū)別 a. 并發(fā)：在 某一時(shí)段內(nèi)，交替執(zhí)行多個(gè)任務(wù)（即先處理A再處理B，循環(huán)該過(guò)程） b. 并行：在 某一時(shí)刻內(nèi)，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)（即同時(shí)處理A、B）

• 單線程 只使用 一條線程 完成垃圾收集（GC線程）
• 效率高 對(duì)于限定單CPU環(huán)境來(lái)說(shuō)，Serial收集器沒有線程交互開銷（專一做垃圾收集），擁有更高的單線程收集效率。

垃圾收集高效，即其他工作線程停頓時(shí)間短（可控制在100ms內(nèi)），只要垃圾收集發(fā)生的頻率不高，完全可以接受。

1.3 使用的垃圾收集算法

復(fù)制 算法

1.4 應(yīng)用場(chǎng)景

客戶端模式下，虛擬機(jī)的 新生代區(qū)域

1.5 工作流程

2. Serial Old收集器

2.1 定義

Serial收集器 應(yīng)用在老年代區(qū)域 的版本

2.2 優(yōu)點(diǎn)

并發(fā)、單線程、效率高

同Serial收集器，此處不作過(guò)多描述

2.3 使用的垃圾收集算法

標(biāo)記-整理 算法

2.4 應(yīng)用場(chǎng)景

• 在客戶端模式下，虛擬機(jī)的老年代區(qū)域
• 在服務(wù)器模式下：

  與 Parallel Scavenge 收集器搭配使用

  作為CMS收集器的后備預(yù)案，在并發(fā)收集發(fā)生Concurrent Mode Failure時(shí)使用

2.5 工作流程

3. ParNew 收集器

3.1 定義

Serial收集器 的 多線程 版本。

3.2 優(yōu)點(diǎn)

• 并發(fā)收集 在進(jìn)行垃圾收集時(shí)，必須暫停其他所有工作線程（Stop The World），直到收集結(jié)束。

暫停工作線程 是在用戶不可見的情況下進(jìn)行

• 多線程收集 使用 多條垃圾收集線程（GC線程） 完成垃圾收集

由于存在線程交互的開銷，所以在單CPU環(huán)境下，性能差于 Serial收集器

• 與CMS收集器配合工作 目前，只有ParNew 收集器能與 CMS收集器 配合工作

• 由于CMS收集器使用廣泛，所以該特點(diǎn)非常重要。
• 關(guān)于CMS收集器 下面會(huì)詳細(xì)說(shuō)明

3.3 使用的垃圾收集算法

復(fù)制 算法

3.4 應(yīng)用場(chǎng)景

服務(wù)器模式下，虛擬機(jī)的 新生代區(qū)域

多線程收集

3.5 工作流程

4. Parallel Scavenge收集器

4.1 定義

ParNew 收集器的升級(jí)版

4.2 特點(diǎn)

• 具備ParNew 收集器并發(fā)、多線程收集的特點(diǎn)
• 以達(dá)到 可控制吞吐量 為目標(biāo) 其他收集器的目標(biāo)是： 盡可能縮短 垃圾收集時(shí)間，而Parallel Scavenge收集器的目標(biāo)則是：達(dá)到 可控制吞吐量
• 吞吐量：CPU用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間 與 CPU總消耗時(shí)間（運(yùn)行用戶代碼時(shí)間+垃圾收集時(shí)間）的比值
• 如：虛擬機(jī)總共運(yùn)行100分鐘，其中垃圾收集時(shí)間=1分鐘、運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 = 99分鐘，那吞吐量 = 99 / 100 = 99%
• 自適應(yīng) 該垃圾收集器能根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整自身參數(shù)，從而達(dá)到最大吞吐量的目標(biāo)。

該特性稱為：GC 自適應(yīng)的調(diào)節(jié)策略

這是Parallel Scavenge收集器與 ParNew 收集器 最大的區(qū)別

4.3 使用的垃圾收集算法

復(fù)制 算法

4.4 應(yīng)用場(chǎng)景

服務(wù)器模式下，虛擬機(jī)的 新生代區(qū)域

4.5 工作流程

5. Parallel Old收集器

5.1 定義

Parallel Scavenge收集器 應(yīng)用在老年代區(qū)域 的版本

5.2 特點(diǎn)

以達(dá)到 可控制吞吐量 為目標(biāo)、自適應(yīng)調(diào)節(jié)、多線程收集

同Parallel Scavenge收集器

5.3 使用的垃圾收集算法

標(biāo)記-整理 算法

5.4 應(yīng)用場(chǎng)景

服務(wù)器模式下，虛擬機(jī)的 老年代區(qū)域

5.5 工作流程

6. CMS收集器

6.1 定義

即Concurrent Mark Sweep，基于 標(biāo)記-清除算法的收集器

6.2 特點(diǎn)

6.2.1 優(yōu)點(diǎn)

并行 用戶線程 & 垃圾收集線程同時(shí)進(jìn)行。

即在進(jìn)行垃圾收集時(shí)，用戶還能工作。

• 單線程收集 只使用 一條線程 完成垃圾收集（GC線程）
• 垃圾收集停頓時(shí)間短 該收集器的目標(biāo)是： 獲取最短回收停頓時(shí)間 ，即希望 系統(tǒng)停頓的時(shí)間 最短，提高響應(yīng)速度

6.2.2 缺點(diǎn)

• 總吞吐量會(huì)降低 因?yàn)樵撌占鲗?duì)CPU資源非常敏感，在并發(fā)階段，雖不會(huì)導(dǎo)致用戶線程停頓，但會(huì)因?yàn)檎加貌糠志€程（CPU資源）而導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，總吞吐量會(huì)降低
• 無(wú)法處理浮動(dòng)垃圾 由于 并發(fā)清理時(shí) 用戶線程還在運(yùn)行，所以會(huì)有新的垃圾不斷產(chǎn)生（即浮動(dòng)垃圾），只能等到留待下一次GC時(shí)再清理掉。

因?yàn)檫@一部分垃圾出現(xiàn)在標(biāo)記過(guò)程之后，所以CMS無(wú)法在當(dāng)次GC中處理掉它們

因此，CMS無(wú)法等到老年代被填滿再進(jìn)行Full GC，CMS需要預(yù)留一部分空間。即所謂的：可能出現(xiàn)Concurrent Mode Failure失敗而導(dǎo)致另一次Full GC產(chǎn)生。

垃圾收集后會(huì)產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存空間碎片 因?yàn)?CMS收集器是基于“標(biāo)記-清除”算法的。

6.3 使用的垃圾收集算法

標(biāo)記-清除 算法

6.4 應(yīng)用場(chǎng)景

重視應(yīng)用的響應(yīng)速度、希望系統(tǒng)停頓時(shí)間最短的場(chǎng)景

如互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)端應(yīng)用

6.5 工作流程

CMS 收集器 是基于 標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)的收集器，工作流程較為復(fù)雜：（分為四個(gè)步驟）

初始標(biāo)記

• 并發(fā)標(biāo)記
• 重新標(biāo)記
• 并發(fā)清除

下面用一張圖詳細(xì)說(shuō)明工作流程：

• 由于整個(gè)過(guò)程中，耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記 和 并發(fā)清除過(guò)程都可與用戶線程一起進(jìn)行
• 所以，CMS收集器的垃圾收集過(guò)程可看作是與用戶線程 并發(fā)執(zhí)行的。

7. G1 收集器

7.1 定義

最新、技術(shù)最前沿的垃圾收集器

7.2 特點(diǎn)

并行 用戶線程 & 垃圾收集線程同時(shí)進(jìn)行。

即在進(jìn)行垃圾收集時(shí)，用戶還能工作

多線程 即使用 多條垃圾收集線程（GC線程） 進(jìn)行垃圾收集

并發(fā) & 并行 充分利用多CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì) 來(lái)縮短 垃圾收集的停頓時(shí)間

垃圾回收效率高 G1 收集器是 針對(duì)性 對(duì) Java堆內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行垃圾收集，而非每次都對(duì)整個(gè) Java 堆內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行垃圾收集。

即 G1收集器除了將 Java 堆內(nèi)存區(qū)域分為新生代 & 老年代之外，還會(huì)細(xì)分為許多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（ Region），然后G1收集器會(huì)跟蹤每個(gè) Region里的垃圾價(jià)值大小，并在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)列表；每次回收時(shí)，會(huì)根據(jù)允許的垃圾收集時(shí)間 優(yōu)先回收價(jià)值最大的Region，從而避免了對(duì)整個(gè)Java堆內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行垃圾收集，從而提高效率。

因?yàn)樯鲜鰴C(jī)制，G1收集器還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型：即讓 使用者 明確指定一個(gè)長(zhǎng)度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得從超出N毫秒。即具備實(shí)時(shí)性

分代收集 同時(shí)應(yīng)用在 內(nèi)存區(qū)域的新生代 & 老年代

不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片

從整體上看，G1 收集器是基于 標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)的收集器

從局部上看，是基于 復(fù)制算法 實(shí)現(xiàn) 上述兩種算法意味著 G1 收集器不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。

7.3 使用的垃圾收集算法

對(duì)于新生代：復(fù)制算法

對(duì)于老年代：標(biāo)記 - 整理算法

7.4 應(yīng)用場(chǎng)景

服務(wù)器端虛擬機(jī)的內(nèi)存區(qū)域（包括 新生代 & 老年代）

7.5 工作流程

G1 收集器的工作流程分為4個(gè)步驟：

初始標(biāo)記

• 并發(fā)標(biāo)記
• 最終標(biāo)記
• 篩選回收

下面用一張圖詳細(xì)說(shuō)明工作流程

8. 總結(jié)

本文對(duì)垃圾收集器的類型進(jìn)行全面講解

以上就是JVM常見垃圾收集器學(xué)習(xí)指南的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于JVM垃圾收集器的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！