常用垃圾收集器及CMS收集的基本流程

 怎么判断对象是否存活

两种方式，引用计数和可达性分析

引用计数: 循环依赖问题，没啥用

可达性：【从gc roots出发，可达的都是存活的】

 

 

Serial收集器

Serial收集器是新生代的垃圾收集器，是一个单线程的收集器，它开始工作时会暂停掉其它所有的工作线程，一直到它工作结束。它是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代垃圾收集器，采用复制算法。

 

ParNew收集器

ParNew收集器是新生代的垃圾收集器，采用多线程进行垃圾收集和回收，采用复制算法的收集器，它是Serial收集器的多线程版本，它的实现复用了很多Serial收集器的代码，所以它包含了很多Serial收集器的参数和特性，它能与CMS收集器配合工作。它开始工作的时候会暂停所有用户线程。

 

Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器，采用复制算法，多条垃圾收集线程并行工作。它与ParNew收集器的区别是它可以通过参数控制吞吐量，因此也被成为吞吐量优先收集器。

 

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Serial Old收集器

Serial Old收集器是一个老年代收集器，它也是一个单线程收集器，使用标记-整理算法。虚拟机运行在Client模式下，Serial Old收集器用于收集和回收老年代。

 

Parallel Old收集器

Parallel Old收集器是一个老年代收集器，它使用多线程进行垃圾收集和回收，使用标记-整理算法。和Parallel Scavenge收集器一样，它也注重吞吐量优先。

 

CMS收集器

CMS收集器是一个老年代收集器，采用标记-清除算法，注重获取最短回收停顿时间，是比较常用的垃圾收集器。它的工作过程包含4个步骤：初始标记、并发标记、重新标记和并发清除，其中初始标记和重新标记需要暂停所有的用户线程。因为它采用标记-清除算法，所以会产生空间碎片。

 

G1收集器

G1收集器可以用于新生代和老年代，具备用户线程和回收线程的并行与并发等特性。

 

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CMS垃圾回收的过程

1.总体介绍：

CMS(Concurrent Mark-Sweep)是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动JVM参数加上-XX:+UseConcMarkSweepGC ，这个参数表示对于老年代的回收采用CMS。CMS采用的基础算法是：标记—清除。

 

2.CMS过程：

初始标记(STW initial mark)

并发标记(Concurrent marking)

并发预清理(Concurrent precleaning)

重新标记(STW remark)

并发清理(Concurrent sweeping)

并发重置(Concurrent reset)

 

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。

 

CSM执行过程： 

 

3.CMS缺点

CMS回收器采用的基础算法是标记-清除（Mark-Sweep）。所有CMS不会整理、压缩堆空间。这样就会有一个问题：经过CMS收集的堆会产生空间碎片。 CMS不对堆空间整理压缩节约了垃圾回收的停顿时间，但也带来的堆空间的浪费。为了解决堆空间浪费问题，CMS回收器不再采用简单的指针指向一块可用堆空 间来为下次对象分配使用。而是把一些未分配的空间汇总成一个列表，当JVM分配对象空间的时候，会搜索这个列表找到足够大的空间来hold住这个对象。

需要更多的CPU资源。从上面的图可以看到，为了让应用程序不停顿，CMS线程和应用程序线程并发执行，这样就需要有更多的CPU，单纯靠线程切 换是不靠谱的。并且，重新标记阶段，为空保证STW快速完成，也要用到更多的甚至所有的CPU资源。当然，多核多CPU也是未来的趋势！

CMS的另一个缺点是它需要更大的堆空间。因为CMS标记阶段应用程序的线程还是在执行的，那么就会有堆空间继续分配的情况，为了保证在CMS回 收完堆之前还有空间分配给正在运行的应用程序，必须预留一部分空间。也就是说，CMS不会在老年代满的时候才开始收集。相反，它会尝试更早的开始收集，已 避免上面提到的情况：在回收完成之前，堆没有足够空间分配！默认当老年代使用68%的时候，CMS就开始行动了。 – XX:CMSInitiatingOccupancyFraction =n 来设置这个阀值。

总得来说，CMS回收器减少了回收的停顿时间，但是降低了堆空间的利用率。

 

CMS只有在触发FullGC的情况下才会对堆空间进行compact。如果线上应用长时间运行，碎片化会非常严重，会很容易造成promotion failed。为了解决这个问题线上很多应用通过定期重启或者手工触发FullGC来触发碎片整理。

 

4.啥时候用CMS

如果你的应用程序对停顿比较敏感，并且在应用程序运行的时候可以提供更大的内存和更多的CPU(也就是硬件牛逼)，那么使用CMS来收集会给你带来好处。还有，如果在JVM中，有相对较多存活时间较长的对象(老年代比较大)会更适合使用CMS。

 

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G1收集器（Garbage First Collector）

 JDK1.7后全新的回收器, 用于取代CMS收集器。

 

如果你的堆内存大于4G的话，那么G1会是要考虑使用的收集器。它是为了更好支持大于4G堆内存在JDK 7 u4引入的。【G1收集器把堆分成多个区域】，大小从1MB到32MB，并使用多个后台线程来扫描这些区域，【优先会扫描最多垃圾的区域】，这就是它名称的由来，【垃圾优先Garbage First】。

 

如果在后台线程完成扫描之前堆空间耗光的话，才会进行STW收集。它另外一个优点是它在处理的同时会整理压缩堆空间，相比CMS只会在完全STW收集的时候才会这么做。

 

使用方法：－XX:+UseG1GC

 

G1是一款面向服务端应用的垃圾收集器。G1具备如下特点：

 

1、并行于并发：G1能充分利用CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU（CPU或者CPU核心）来缩短stop-The-World停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。

 

2、分代收集：虽然G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆，但是还是保留了分代的概念。它能够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。

 

3、空间整合：与CMS的“标记--清理”算法不同，G1从整体来看是基于“标记整理”算法实现的收集器；从局部上来看是基于“复制”算法实现的。

 

4、可预测的停顿：这是G1相对于CMS的另一个大优势，降低停顿时间是G1和ＣＭＳ共同的关注点，但Ｇ１除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，【能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内】

 

总结G1收集器的优势：

 

 独特的分代垃圾回收器,分代GC: 分代收集器, 同时兼顾年轻代和老年代

 使用分区算法, 不要求eden, 年轻代或老年代的空间都连续

 并行性: 回收期间, 可由多个线程同时工作, 有效利用多核cpu资源

 空间整理: 回收过程中, 会进行适当对象移动, 减少空间碎片

 可预见性: G1可选取部分区域进行回收, 可以缩小回收范围, 减少全局停顿

 

G1运作步骤：

 

1、初始标记；2、并发标记；3、最终标记；4、筛选回收

 

上面几个步骤的运作过程和CMS有很多相似之处。

初始标记阶段仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，并且修改TAMS的值，让下一个阶段用户程序并发运行时，能在正确可用的Region中创建新对象，这一阶段需要停顿线程，但是耗时很短，

并发标记阶段是从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，找出存活的对象，这阶段时耗时较长，但可与用户程序并发执行。

而最终标记阶段则是为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程Remenbered Set Logs里面，最终标记阶段需要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set Logs里面，最终标记阶段需要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中，这一阶段需要停顿线程，但是可并行执行。最后在筛选回收阶段首先对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。

 

 

Java 8和G1收集器

 

G1收集器在Java 8 u20上最漂亮的优化是String去重（String Deduplication）。String对象和它内部使用的char[]数组会占用比较多的内存，因此优化过的G1收集器会把重复的String对象指向同一个char[]数组，避免多个副本存在在堆里。可以使用-XX:+UseStringDeduplication参数来打开这一功能。

 

Java 8和永久代PermGen

 

Java 8最大的改变之一是去掉了永久代。永久代需要开发者仔细调节它的大小，过去多年这是产生OutOfMemory异常的重要原因。现在JVM可以自己管理这块区域了。