相关概念

并发和并行

这两个名词都是并发编程中的概念，在谈论垃圾收集器的上下文语境中，它们可以解释如下。

• 并行（Parallel）：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。

• 并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行于另一个CPU上。

Minor GC 和 Full GC

• 新生代GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。

• 老年代GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的GC，出现了Major GC，经常会伴随至少一次的Minor GC（但非绝对的，在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程）。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

吞吐量

吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值，即

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）。

虚拟机总共运行了100分钟，其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。

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HotSpot虚拟机提供了多种垃圾收集器如下图，橙色部分代表新生代，绿色部分代表老年代；如果两个收集器之间存在连线，就说明他们可以搭配使用。每种收集器都有各自的特点，没有最好的垃圾收集器，只有最适合的垃圾收集器。我们可以根据自己实际的应用需求选择最适合的垃圾收集器。

根据新生代和老年代各自的特点，我们应该分别为它们选择不同的收集器，以提升垃圾回收效率。 

新生代垃圾收集器

1. Serial垃圾收集器

1. 单线程 

2. 适合客户端应用 

3. 简单高效 

4. 采用“复制”算法 

下图展示了Serial/Serial Old收集器的运行过程

2. ParNew垃圾收集器

ParNew是Serial的多线程版本。 

1. 适合多CPU的服务器环境 

2. 与Serial性能对比 

3. 采用“复制”算法

4. 追求“降低停顿时间” 

ParNew收集器的工作过程如下图所示：

3. Parallel Scavenge垃圾收集器

Parallel Scavenge和ParNew一样都是多线程、新生代收集器，都使用“复制”算法进行垃圾回收。但它们有个巨大的不同点：ParNew收集器追求降低用户线程的停顿时间，因此适合交互式应用；而Parallel Scavenge追求CPU吞吐量，能够在较短的时间内完成指定任务，因此适合没有交互的后台计算。

1. 什么是“吞吐量”？ 

2. 降低停顿时间的两种方式 

3. Parallel Scavenge提供的参数

• 设置“吞吐量” 

• 设置“停顿时间” 

• 启用自适应调节策略 

老年代垃圾收集器

1. Serial Old垃圾收集器

Serial Old收集器是Serial的老年代版本，它们都是单线程收集器，也就是垃圾收集时只启动一条GC线程，因此都适合客户端应用。

它们唯一的区别就是Serial Old工作在老年代，使用“标记-整理”算法；而Serial工作在新生代，使用“复制”算法。 

2. Parallel Old垃圾收集器

Parallel Old收集器是Parallel Scavenge的老年代版本，一般它们搭配使用，追求CPU吞吐量。 

3. CMS垃圾收集器

CMS收集器是一款追求停顿时间的老年代收集器，它在垃圾收集时使得用户线程和GC线程并行执行，因此在垃圾收集过程中用户也不会感受到明显的卡顿。但用户线程和GC线程之间不停地切换会有额外的开销，因此垃圾回收总时间就会被延长。

垃圾回收过程

1. 初始标记 

2. 并发标记 

3. 重新标记 

4. 并发清除 

其工作过程如下图：

CMS的缺点

1. 吞吐量低 

2. 无法处理浮动垃圾，导致频繁Full GC 

3. 使用“标记-清除”算法产生碎片空间 

• 开启-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 

• 设置参数-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 

通用垃圾收集器——G1垃圾收集器

G1是目前最牛逼的垃圾收集器。

G1的特点

1. 追求停顿时间

2. 多线程GC

3. 面向服务端应用

4. 标记-整理和复制算法合并 

5. 可对整个堆进行垃圾回收

6. 可预测停顿时间

G1的内存模型

G1垃圾收集器没有新生代和老年代的概念了，而是将堆划分为一块块独立的Region。当要进行垃圾收集时，首先估计每个Region中的垃圾数量，每次都从垃圾回收价值最大的Region开始回收，因此可以获得最大的回收效率。

Remembered Set

一个对象和它内部所引用的对象可能不在同一个Region中，那么当垃圾回收时，是否需要扫描整个堆内存才能完整地进行一次可达性分析？

当然不是，每个Region都有一个Remembered Set，用于记录本区域中所有对象引用的对象所在的区域，从而在进行可达性分析时，只要在GC ROOTs中再加上Remembered Set即可防止对所有堆内存的遍历。

G1垃圾收集过程

1. 初始标记 

2. 并发标记 

3. 最终标记 

4. 筛选回收 

G1的工作过程如下图：

垃圾收集器常用参数总结

client/serrver端不同的GC方式：

Sun JDK HotSpot虚拟机GC组合方式：

本文根据周志明著《深入理解Java虚拟机》及网上相关资料整理，点击阅读原文查看购书链接。