概述
前言
- 垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具体实现
- 本文将对市面上常见的垃圾收集器类型进行讲解，希望你们会喜欢
Carson带你学JVM系列文章，具体如下：
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的JVM学习指南
Carson带你学JVM：图文解析Java虚拟机内存结构
Carson带你学JVM：Java对象的创建、内存布局 & 访问定位全过程解析
Carson带你学JVM：Java对象如何判断存活原则-引用计数法 & 引用链法
Carson带你学JVM：这是一份全面 & 详细的垃圾收集算法(GC)讲解攻略
Carson带你学JVM：常见的垃圾收集器学习指南
Carson带你学JVM：类加载的全过程解析
Carson带你学JVM：你真的了解类加载器吗？（含双亲委派模型）
Carson带你学JVM：方法分派模型-静态分派、动态分派
垃圾收集器类型
- 垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具体实现
- 现在主流的垃圾收集器有 7 种：
- 我们会根据需求场景的不同，选择不同特点的垃圾收集器
下面我会详细介绍。
1. Serial收集器
1.1 定义
最基本、发展历史最长的垃圾收集器
1.2 优点
- 并发收集
在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有工作线程（Stop The World），直到收集结束。
暂停工作线程 是在用户不可见的情况下进行
注：并发 与 并行的区别
a. 并发：在 某一时段内，交替执行多个任务（即先处理A再处理B，循环该过程）
b. 并行：在 某一时刻内，同时执行多个任务（即同时处理A、B）
-
单线程
只使用 一条线程 完成垃圾收集（GC线程） -
效率高
对于限定单CPU环境来说，Serial收集器没有线程交互开销（专一做垃圾收集），拥有更高的单线程收集效率。
垃圾收集高效，即其他工作线程停顿时间短（可控制在100ms内），只要垃圾收集发生的频率不高，完全可以接受。
1.3 使用的垃圾收集算法
复制 算法
1.4 应用场景
客户端模式下，虚拟机的 新生代区域
1.5 工作流程
2. Serial Old收集器
2.1 定义
Serial收集器 应用在老年代区域 的版本
2.2 优点
并发、单线程、效率高
同
Serial收集器，此处不作过多描述
2.3 使用的垃圾收集算法
标记-整理 算法
2.4 应用场景
- 在客户端模式下，虚拟机的老年代区域
- 在服务器模式下：
- 与
Parallel Scavenge收集器搭配使用 - 作为
CMS收集器的后备预案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用
- 与
2.5 工作流程
3. ParNew 收集器
3.1 定义
Serial收集器 的 多线程 版本。
3.2 优点
- 并发收集
在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有工作线程（Stop The World），直到收集结束。
暂停工作线程 是在用户不可见的情况下进行
- 多线程收集
使用 多条垃圾收集线程（GC线程） 完成垃圾收集
由于存在线程交互的开销，所以在单
CPU环境下，性能差于Serial收集器
- 与
CMS收集器配合工作
目前，只有ParNew收集器能与CMS收集器 配合工作
- 由于
CMS收集器使用广泛，所以该特点非常重要。- 关于
CMS收集器 下面会详细说明
3.3 使用的垃圾收集算法
复制 算法
3.4 应用场景
服务器模式下，虚拟机的 新生代区域
多线程收集
3.5 工作流程
4. Parallel Scavenge收集器
4.1 定义
ParNew 收集器的升级版
4.2 特点
-
具备ParNew 收集器并发、多线程收集的特点
-
以达到 可控制吞吐量 为目标
其他收集器的目标是： 尽可能缩短 垃圾收集时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是：达到 可控制吞吐量
- 吞吐量：
CPU用于运行用户代码的时间 与CPU总消耗时间（运行用户代码时间+垃圾收集时间）的比值- 如：虚拟机总共运行100分钟，其中垃圾收集时间=1分钟、运行用户代码时间 = 99分钟，那吞吐量 = 99 / 100 = 99%
- 自适应
该垃圾收集器能根据当前系统运行情况，动态调整自身参数，从而达到最大吞吐量的目标。
- 该特性称为：
GC自适应的调节策略- 这是
Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器 最大的区别
4.3 使用的垃圾收集算法
复制 算法
4.4 应用场景
服务器模式下，虚拟机的 新生代区域
4.5 工作流程
5. Parallel Old收集器
5.1 定义
Parallel Scavenge收集器 应用在老年代区域 的版本
5.2 特点
以达到 可控制吞吐量 为目标、自适应调节、多线程收集
同
Parallel Scavenge收集器
5.3 使用的垃圾收集算法
标记-整理 算法
5.4 应用场景
服务器模式下，虚拟机的 老年代区域
5.5 工作流程
6. CMS收集器
6.1 定义
即Concurrent Mark Sweep，基于 标记-清除算法的收集器
6.2 特点
6.2.1 优点
- 并行
用户线程 & 垃圾收集线程同时进行。
即在进行垃圾收集时，用户还能工作。
-
单线程收集
只使用 一条线程 完成垃圾收集（GC线程） -
垃圾收集停顿时间短
该收集器的目标是： 获取最短回收停顿时间 ，即希望 系统停顿的时间 最短，提高响应速度
6.2.2 缺点
-
总吞吐量会降低
因为该收集器对CPU资源非常敏感，在并发阶段，虽不会导致用户线程停顿，但会因为占用部分线程（CPU资源）而导致应用程序变慢，总吞吐量会降低 -
无法处理浮动垃圾
由于 并发清理时 用户线程还在运行，所以会有新的垃圾不断产生（即浮动垃圾），只能等到留待下一次GC时再清理掉。
- 因为这一部分垃圾出现在标记过程之后，所以
CMS无法在当次GC中处理掉它们- 因此，
CMS无法等到老年代被填满再进行Full GC，CMS需要预留一部分空间。即所谓的：可能出现Concurrent Mode Failure失败而导致另一次Full GC产生。
- 垃圾收集后会产生大量内存空间碎片
因为CMS收集器是基于“标记-清除”算法的。
6.3 使用的垃圾收集算法
标记-清除 算法
6.4 应用场景
重视应用的响应速度、希望系统停顿时间最短的场景
如互联网移动端应用
6.5 工作流程
-
CMS收集器 是基于 标记-清除算法实现的收集器，工作流程较为复杂：（分为四个步骤）- 初始标记
- 并发标记
- 重新标记
- 并发清除
- 下面用一张图详细说明工作流程：
- 由于整个过程中，耗时最长的并发标记 和 并发清除过程都可与用户线程一起进行
- 所以，
CMS收集器的垃圾收集过程可看作是与用户线程 并发执行的。
7. G1 收集器
7.1 定义
最新、技术最前沿的垃圾收集器
7.2 特点
- 并行
用户线程 & 垃圾收集线程同时进行。
即在进行垃圾收集时，用户还能工作
- 多线程
即使用 多条垃圾收集线程（GC线程） 进行垃圾收集
并发 & 并行 充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势 来缩短 垃圾收集的停顿时间
- 垃圾回收效率高
G1收集器是 针对性 对Java堆内存区域进行垃圾收集，而非每次都对整个Java堆内存区域进行垃圾收集。
- 即
G1收集器除了将Java堆内存区域分为新生代 & 老年代之外，还会细分为许多个大小相等的独立区域（Region），然后G1收集器会跟踪每个Region里的垃圾价值大小，并在后台维护一个列表；每次回收时，会根据允许的垃圾收集时间 优先回收价值最大的Region，从而避免了对整个Java堆内存区域进行垃圾收集，从而提高效率。- 因为上述机制，
G1收集器还能建立可预测的停顿时间模型：即让 使用者 明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得从超出N毫秒。即具备实时性
-
分代收集
同时应用在 内存区域的新生代 & 老年代 -
不会产生内存空间碎片
- 从整体上看，
G1收集器是基于 标记-整理算法实现的收集器 - 从局部上看，是基于 复制算法 实现
上述两种算法意味着G1收集器不会产生内存空间碎片。
- 从整体上看，
7.3 使用的垃圾收集算法
- 对于新生代：复制算法
- 对于老年代：标记 - 整理算法
7.4 应用场景
服务器端虚拟机的内存区域（包括 新生代 & 老年代）
7.5 工作流程
G1收集器的工作流程分为4个步骤：- 初始标记
- 并发标记
- 最终标记
- 筛选回收
- 下面用一张图详细说明工作流程
8. 总结
- 本文对垃圾收集器的类型进行全面讲解
- 在接下来的日子，我会推出一系列讲解
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最后
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