GC 总览
Java 是一门面向对象的语言。在应用 Java 的过程中，会创立大量的对象在内存中。而这些对象，须要在用完之后“回收”掉，开释内存资源。这件事咱们称它为垃圾收集（Garbage Collection，简称 GC），而理论执行者就是各种各样的“垃圾收集器”（Garbage Collector，以下也简称 GC）。
为什么会有各种各样的 GC？因为时代在倒退，以前的 GC 可能不能满足当初的需要，所以就会有源源不断的 GC 推出来。先来看一下都有哪些支流的 GC：
新生代：
Serial：单线程，新生代；
ParNew: 多线程，新生代；
Parallel Scavenge：多线程，新生代，关注吞吐量；
老年代：
Serial Old: 单线程，Serial 的老年代版本；
Parallel Old：多线程，Parallel Scavenge 的老年代版本，关注吞吐量；
CMS：多线程，标记 - 革除算法，关注进展工夫，能够与 Serial 和 ParNew 配合。
其它
G1：同时负责新生代和老年代，是目前一段时间支流的垃圾收集器（JDK 9 到当初 JDK 16 的默认垃圾收集器）。
ZGC：在大堆下也能够管制 STW 工夫极短（几毫秒内），在 JDK 11 为试验阶段，在 JDK 15 转正。Oracle 发动，2017 年奉献给 OpenJDK。
Shenandoah GC：进展工夫极短，在 JDK 12 为试验阶段，在 JDK 15 转正。Red Hat 发动，与 ZGC 和 G1 是竞争关系。
STW: Stop The World，指的是进行用户线程。GC 应该尽量避免 STW 或者缩减 STW 的工夫。
各 JDK 版本默认 GC
上面来看一下从 JDK 7 开始在默认 GC（JDK 7 之前的，我就不考古了，当初大家我的项目上用的也少）。
- 在 JDK 7，默认是 Parallel Scavenge + Serial Old。
- 在 JDK 8 及 JDK 7u4 之后的版本，默认是 Parallel Scavenge + Parallel Old。
- 在 JDK 9 到 JDK 16，默认是 G1
严格来说之前的版本应该是 JDK 1.7, JDK 1.8，这里及下文为了表述不便，我就写成了 JDK 7, JDK 8。
聊聊几种支流的 GC
思考到当初大家用的 Java 版本次要都是 JDK 8 起，所以次要聊 JDK 8 及之后可能会用到的 GC。
Parallel Scavenge + Parallel Old
以下简称为 PS，PO
PS + PO 是 JDK 7u4 之后始终到 JDK 9 之前 server 模式都在用的默认 GC 组合。
PS 用于新生代，是一个并行的多线程收集器，应用了复制算法。它关注吞吐量，能够通过参数设置最大 GC 进展工夫、吞吐量的大小等。
PS 收集器相比于 ParNew 来说，多了一个“自适应调节策略”。当 +UseAdaptiveSizePolicy 这个参数关上之后，就不须要手动指定新生代的大小，Eden 和 Survivor 区的比例，降职老年代对象等细节参数了，虚构机会依据以后零碎的运行状况收集性能监控信息，动静调整这些参数以提供最合适的进展工夫或者最大吞吐量。
PO 用于老年代，同样是关注吞吐量。它是一个多线程的收集器，采纳“标记 - 整顿”算法。PO 是在 JDK 1.6 之后才提供的，目标就是为了与 PS 配合。在此之前，PS 只能与 Serial Old 配合（因为框架不适配的起因，不能与 CMS 配合），老年代 GC 效率低下，所以 PO 应运而生。
ParNew + CMS
ParNew 是一个新生代多线程收集器，应用复制算法。它的呈现比 PS 更早，次要是为了代替 Serial 单线程低下的效率。在新生代复制期间，应用多线程来升高 STW 的工夫。
CMS 是 JDK 5 才推出的一款关注进展工夫的 GC。与 PO 不同的是，CMS 应用的是“标记 - 革除”算法，这可能让它实现更小的进展工夫，但代价是会产生大量的空间碎片，可能会在大对象降职老年代时因为没有间断的内存空间，触发 full gc。
理解到这里，其实我有两个疑难。
1 CMS 为什么不应用“标记 - 整顿”算法？
参考《并发垃圾收集器（CMS）为什么没有采纳标记 - 整顿算法来实现？》这篇文章（原文是在 iteye 的一个探讨，但当初曾经找不到了）的说法。GC 代码和用户代码须要放弃同步，能力保障两者察看到的对象图是统一的。而放弃同步有两种做法，一种是 read barrier，一种是 write barrier。因为读远大于写，所以 CMS 应用的是 write barrier。这就导致 CMS 如果用“标记 - 整顿”算法的话，须要在“整顿”的时候 STW，而如果应用“标记 - 革除”算法的话，在“革除”阶段是不必 STW 的。
2 为什么 CMS 素来没作为默认垃圾收集器？
参考知乎这篇文章《为什么 JDK 8 默认应用 Parallel Scavenge 收集器？》的答复。总结有三个起因：
- Java 应用服务端的场景为主，服务端更专一吞吐量，所以 JDK 8 默认的是 PS + PO；
- 应用、调优很简单，有高达 70 多个参数
- “后浪”太优良，CMS 比 G1 早不了多少，5 开始退出，6 成熟，9 被标记弃用，14 被删除。而 G1 是 7 退出，8 成熟，9 正式成为默认。
然而事实上，有很多互联网大厂抉择了 CMS+ParNew 的组合。前段时间美团出了一篇文章《Java 中 9 种常见的 CMS GC 问题剖析与解决》，阿里也用得比拟多，所以还是能够理解一下。
G1
后面提到了，G1 是一个优良的后浪。从 JDK 9 到以后 JDK 16 始终都是默认的 GC。相较于之前的几款 GC 来说，G1 能够说是有一些颠覆性的设计，比方 Region、Card Table、Remember Set 等。
对于 G1，须要一篇独自的文章来介绍。我之前在集体网站上有一篇文章介绍，《JVM – G1》
文章地址：https://yasinshaw.com/article…
在我的集体网站 https://yasinshaw.com，文章页面搜寻“G1”即可搜到。
这里大抵介绍一下它的特点：
- 低提早优先，即次要侧重于响应能力；
- 与 CMS 雷同的中央在于，它们都属于并发收集器，在大部分的收集阶段都不须要挂起应用程序；
- 更准确的预测 GC 进展工夫，能够依据 -XX:MaxGCPauseMillis 参数指定进展工夫；
- 膨胀闲暇空间不会造成由长 GC 引起的利用进展工夫；
- G1 没有 CMS 的碎片化问题（或者说不那么重大）。
ZGC
对于 ZGC，笔者理解得也不多。ZGC 在 JDK 11 推出试验版，在 JDK 15 成为正式版。ZGC 的指标是在尽量不就义吞吐量（官网声称，指标是对程序吞吐量影响小于 15%）的状况下，做到极低的进展工夫，并且进展工夫不会随着对的内存大小变大而升高。
尽管 ZGC 在 JDK 15 曾经转正，但还是在不断完善和迭代。JDK 16 最近公布，在这个版本中 ZGC 有 46 个性能加强 %20and%20fixVersion%20%3D%2016%20and%20type%20%3D%20Enhancement)以及 25 个 bug 修复 %20and%20fixVersion%20%3D%2016%20and%20type%20%3D%20Bug)。曾经能够做到均匀暂停工夫约为 50 微秒（0.05 毫秒），最大暂停工夫约为 500 微秒（0.5 毫秒）。暂停工夫不受堆、流动集和根集大小的影响。这个进展工夫，对业务的影响能够说曾经微不足道了，我等只能大呼 NB。
想要深刻理解 ZGC 原理的同学，能够参考美团技术的这篇文章《新一代垃圾回收器 ZGC 的摸索与实际》(只找到知乎官网号的链接)。
Shenandoah GC
按理说 G1 和 ZGC 曾经很牛逼了，为什么还有其它的 GC 进去？学不动了啊，有木有。。。
Shenandoah GC，咱们称它为 SGC 吧，它是 Red Hat 发动的一款 GC，与 ZGC 是 竞争关系。Shenandoah 更像是 G1 的继承者，有很多相同之处。它跟 ZGC 一样，指标也是低进展工夫，不过实现原理有些不同，ZGC 是基于 colored pointers 来实现，而 Shenandoah GC 是基于 brooks pointers 来实现。
SGC 没有承诺进展工夫小于 10ms，也没有说要就义吞吐量（但理论吞吐量有没有升高就不晓得了）。在官网的性能测试图来看，进展工夫也是极低的。
GC(3) Pause Init Mark 0.771ms
GC(3) Concurrent marking 76480M->77212M(102400M) 633.213ms
GC(3) Pause Final Mark 1.821ms
GC(3) Concurrent cleanup 77224M->66592M(102400M) 3.112ms
GC(3) Concurrent evacuation 66592M->75640M(102400M) 405.312ms
GC(3) Pause Init Update Refs 0.084ms
GC(3) Concurrent update references 75700M->76424M(102400M) 354.341ms
GC(3) Pause Final Update Refs 0.409ms
GC(3) Concurrent cleanup 76244M->56620M(102400M) 12.242ms
它只有在标记和更新援用的时候会暂停，看起来也是只有几毫秒的进展工夫。
总结一下
当初市面上很大一部分 Java 程序都还是基于 Java 8（甚至有些是 Java 7 的），所以 PS + PO，和 ParNew + CMS 都是能够理解一下的，毕竟工作中很有可能会用到。尤其是 CMS，大厂用得很多，面试基本上必问。
ZGC 和 SGC，尽管在 JDK 15 都曾经成为正式版，但理论生产中应用很少，有些潜在问题不肯定能很好地发现，能够缓缓去理解和尝试。
能够预感的是，G1 会在将来很长一段时间内成为最支流的垃圾收集器，所以很有必要好好理解一下 G1，做好常识储备。
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我是 Yasin，一个保持技术原创的博主，我的微信公众号是：编了个程
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