Java中的垃圾回收器的类型概述《对Java的分析总结》（六）

1、垃圾收集器的类型

从不同的角度来分析垃圾收集器，可能将其分为不同的类型

1./垃圾收集器是垃圾回收算法（标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法、火车算法）的具体实现

2.不同商家、不同版本的JVM所提供的垃圾收集器可能会有很在差别

1 垃圾收集器的类型

类别	垃圾回收器类型	描述
1 线程数	并行垃圾回收器	一次将开启多个线程开始进行垃圾回收
1 线程数	串行垃圾回收器	一次只执行一个线程进行垃圾回收
2 工作模式	并发垃圾回收器	并发式垃圾回收器与应用程序交替工作，以尽可能减少应用程序的停顿时间
2 工作模式	独占垃圾回收器	一旦运行，就停止应用程序中的所有的其他线程
3 碎片处理方式	压缩垃圾回收器	在回收完后，对存活对象进行压缩整理，清除回收后的碎片
3 碎片处理方式	非压缩垃圾回收器	不进行碎片整理
4 分代（工作的内存区间）	新生代	– –
4 分代（工作的内存区间）	老年代	–

3 串行收集器

串行收集器进行垃圾回收时，Java应用程序中的线程都需要暂停，等待垃圾回收的完成

3.1 老年代串行收集器

老年代串行收集器采用 标记 - 压缩 算法，是一个串行的独占式的垃圾回收器，在堆空间较大的应用程序中，一旦启动，应用程序很可能会因此停顿几秒甚至更长

老年代串行收集器可以与多种新生代垃圾回收器配合使用

启用老年代串行回收器配制参数参考

key	value	描述
-XX	+UseSerialGC	新生代老年代都使用串行回收器
-XX	+UseParNewGC	新生代使用并行回收收集器老年代都使用串行回收器
-XX	+UseParallelGC	新生代使用并行回收收集器老年代都使用串行回收器

3.2 新生代串行收集器

新生代串行收集器采用 复制算法，当JVM在Client模式下运行时，它是默认的垃圾回收器

4 并行收集器

并行收集器是工作在新生代的垃圾收集器，它只是简单地将串行回收器多线程化，并行收集器也是独占式的回收，在收集过程中，应用程序会全部暂停
并行收集器使用多线程进行垃圾回收，在并发能力比较强的系统中，它产生的停顿时间要短于串行回收器。

key value	描述
-XX:+UseParNewGC	新生代使用并行收集器，老年代使用串行收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC	新生代使用并行收集器老年代使用 CMS

并行收集器工作时的线程数量可以使用 -XX:ParallelGCThreads 参数指定
在默认情况下，CUP数量小于8个时，ParalleGCThreads的值等于 CPU数值，当CPU数量大于8时 ParalleGCThreads的值等于 3+5*(cpu个数)/8

4.1 新生代并行回收收集器（Parallel Scavenge）

新生代并行回收器使用复制算法，它注重系统的吞吐量

key value	描述
-XX:+UseParallelGC	新生代使用并行收集器，老年代使用串行收集器
-XX:+UseParallelOldGC	新生代老年代都使用并行回收器

key value	描述
-XX:+MaxGCPauseMillis	设置最大垃圾收集停顿时间，它的值是一个大于0的整数
-XX:+GCTimeRatio	设置吞吐量大小，它的值是一个 0-100之间的整数
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy	打开自适应CG策略

MaxGCPauseMillis，设置最大垃圾收集停顿时间，收集器在工作时，会调整Java堆大小或者其他的一些参数，尽可能的把停顿的时间控制在MaxGCPauseMillis以内
GCTimeRatio用来设置吞吐量大小，它的值是一个 0-100之间的整数，设置GCTimeRatio的值为n,那么系统将花费不超过 1/(1+n)的时间用于垃圾回收

4.2 老年代并行回收收集器（Parallel Scavenge）

老年代并行回收收集器使用 标记-压缩 算法

5 CMS 收集器

CMS是（Concurrent MarkSweep）的缩写，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
CMS采用的基础算法是：标记—清除
CMS收集器执行的过程包括以下几个阶段

key value	描述
初始标记	在这个阶段，需要虚拟机停顿正在执行的任务，官方的叫法STW(Stop The Word)。这个过程从垃圾回收的"根对象"开始，只扫描到能够和"根对象"直接关联的对象，并作标记。所以这个过程虽然暂停了整个JVM，但是很快就完成了。
并发标记	这个阶段紧随初始标记阶段，在初始标记的基础上继续向下追溯标记。并发标记阶段，应用程序的线程和并发标记的线程并发执行，所以用户不会感受到停顿。
并发预清理	并发预清理阶段仍然是并发的。在这个阶段，虚拟机查找在执行并发标记阶段新进入老年代的对象(可能会有一些对象从新生代晋升到老年代，或者有一些对象被分配到老年代)。通过重新扫描，减少下一个阶段"重新标记"的工作，因为下一个阶段会Stop The World。
重新标记	这个阶段会暂停虚拟机，收集器线程扫描在CMS堆中剩余的对象。扫描从"跟对象"开始向下追溯，并处理对象关联。
并发清理	清理垃圾对象，这个阶段收集器线程和应用程序线程并发执行。
并发重置	这个阶段，重置CMS收集器的数据结构，等待下一次垃圾回收。

其中初始标记重新标记阶段是串行机制，独占程序，其他阶段是并行机制，在CMS执行的时候对应用程序吞量将造成一定影响。
CMS默认启动的线程数是 (ParallelCMSThreads+3)/4 ParallelGCThreads 是新生代并行收集器的线程数，当然也可以通过-XX:ParallelCMSThreads参数手动设定CMS的线程数量

CMS收集器不是独占式的回收器，在CMS执行过程中，应用程序在不断的进行工作，同时产生了垃圾，这些新产生的垃圾是无法同时被回收的，故在CMS回收过程中，还应该确保应用程序有足够的内存使用，CMS收集器不会在堆内存饱和才进行垃圾回收，而是当堆内存使用率达到某一阈值时，便开始进行回收。

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 可以来配制这个阈值，默认的是 68，也就是当老年代的空间使用率达到 68%时，会执行一次GC 。

如果应用程序的内存使用率增长的很快，在CMS的执行过程中，已经出现了内存不足的情况，那么 CMS回收就会失败，JVM将启动老年代串行收集器进行垃圾回收，这样，应用程序就会完全中断，直到垃圾收集完成。

CMS 是基于标记 - 清除算法，在CMS执行过程中，会产生大量的垃圾碎片，-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 开关可以使CMS在垃圾收集完后，进行一次内存碎片整理，内存碎片整理不是并发进行的，-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction 参数可设定进行多少次CMS回收后，进行一次内存压缩

6 G1 收集器

G1是目前最新的垃圾回收器

G1是基于 标记-压缩算法，在执行过程中不会产生空间碎片

G1 吸取了增量收集优点，把整个堆划分为一个一个等大小的区域（region）。内存的回收和划分都以region为单位；同时，他也吸取了CMS的特点，把这个垃圾回收过程分为几个阶段，分散一个垃圾回收过程；而且，G1也认同分代垃圾回收的思想，认为不同对象的生命周期不同，可以采取不同收集方式，因此，它也支持分代的垃圾回收。为了达到对回收时间的可预计性，G1在扫描了region以后，对其中的活跃对象的大小进行排序，首先会收集那些活跃对象小的region，以便快速回收空间（要复制的活跃对象少了），因为活跃对象小，里面可以认为多数都是垃圾，所以这种方式被称为Garbage First（G1）的垃圾回收算法，即：垃圾优先的回收

key	描述
-XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseG1GC	启用G1垃圾回收器
-XX:MaxGCPauseMillis=50	设置G1回收器的目标停顿时间
-XX:CGPauseIntervalMillis=20

6.1 G1 收集器回收过程

7 堆分配参数总结

•   -Xms：设置Java应用程序启动的初始堆大小，一般设置成和-Xmx一样可以减少minor GC次数
•   -Xmx：设置java应用程序能获得的最大堆大小，设置太小会增加GC次数，太大会增加GC时间
•   -Xss：设置线程栈的大小，与支持的线程数相关 这个就要依据你的程序，看一个线程 大约需要占用多少内存，可能会有多少线程同时运行等。一般不易设置超过1M
•   -XX:MinHeapFreeRatio：设置堆空间的最小空闲比例。当堆空间的空闲内存小于这个数值时，JVM变回扩展空间
•   -XX:MaxHeapFreeRatio：置堆空间的最大空闲比例。当堆空间的空闲内存大于这个数值时，JVM变回扩展空间
•   -Xmn：Sun官方推荐配置为整个堆的3/8
•   -XX:NewSize：设置新生代的大小
•   -XX:NewRatio：设置老年代和新生代的比例 等于老年代大小/新生代大小
•   -XX:SurviorRatio：设置新生代中eden区与survivior区的比例
•   -XX:PermSize：设置永久区的初始值 默认是物理内存的1/64
•   -XX:MaxPermSize：设置最大的永久区大小 默认是物理内存的1/4
•   -XX:TargetSurvivorRatio ：设置survivior区的可使用率，当survivior区的空间使用率达到这个数值时，会将对象送入老年代
•   -XX:+DisableExplicitGC:禁用显式GC
•   一般Xms、Xmx设置相同，PermSize、MaxPermSize设置相同，这样可以避免伸缩堆大小带来的性能损耗

8 与串行回收器相关的参数

•   -XX：+UseSerialGC 在新生代和老年代使用串行收集器
•   -XX：PretenureSizeThreshold 设置大对象直接进入老年代的阀值，当对象超过这个值时，将直接在老年代分配，这个参数只对串行收集器有效
•   -XX：MaxTenuringThreshold 设置对象进入老年代的年龄的最大值，每一次minorGC后 对象的年龄就+1，任何大于这个年龄的对象，一定会进入老年代，默认是15

9 与并行GC相关的参数

•   -XX:+UseParNewGC ：在新生代使用并行收集器
•   -XX:+UseParallelOldGC：老年代使用并行回收收集器
•   -XX:ParallelGCThreads：设置用于垃圾回收的线程数，通常情况下可以和CPU数量相等。但在CPU数量比较多的情况下，设置相对较小
•   -XX:MaxGCPauserMillis 设置最大垃圾收集停顿时间。他的值是一个大于0的整数，在收集器工作时，会调整JAVA堆大小或则其他一些参数，尽可能地把停顿时间控制在MaxGCPauseMillls内
•   -XX:GCTimeRatio：设置吞吐量的大小，它的值是一个0到100的整数，系统花费不超过1/(1+n)的时间用于垃圾收集，默认99
•   -XX:+UseAdaptiveSizePolicy 自适应GC策略

10 与CMS回收器相关的参数

•   启用CMS：-XX:+UseConcMarkSweepGC。 •   CMS默认启动的回收线程数目是  (ParallelGCThreads + 3)/4) ，如果你需要明确设定，可以通过-XX:ParallelCMSThreads=20来设定,其中ParallelGCThreads是年轻代的并行收集线程数•   CMS是不会整理堆碎片的，因此为了防止堆碎片引起full gc，通过会开启CMS阶段进行合并碎片选项：-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection，开启这个选项一定程度上会影响性能，  •  为了减少第二次暂停的时间，开启并行remark: -XX:+CMSParallelRemarkEnabled。如果remark还是过长的话，可以开启-XX:+CMSScavengeBeforeRemark选项，强制remark之前开始一次minor gc，减少remark的暂停时间，但是在remark之后也将立即开始又一次minor gc。•  为了避免Perm区满引起的full gc，建议开启CMS回收Perm区选项： +CMSPermGenSweepingEnabled -XX:+CMSClassUnloadingEnabled•  默认CMS是在tenured generation沾满68%的时候开始进行CMS收集，如果你的年老代增长不是那么快，并且希望降低CMS次数的话，可以适当调高此值： -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 这里修改成80%沾满的时候才开始CMS回收。•  年轻代的并行收集线程数默认是(cpu <= 8) ? cpu : 3 + ((cpu * 5) / 8)，如果你希望降低这个线程数，可以通过-XX:ParallelGCThreads= N 来调整。