关于java:深入理解JVM七JVM的垃圾收集器介绍配置和选型

0.前言

1.Serial垃圾收集器

1.1Serial垃圾收集器优缺点及实用场景

1.2Serial垃圾收集器的开启和应用

2.ParNew垃圾收集器

2.1ParNew垃圾收集器优缺点及实用场景

2.2ParNew垃圾收集器的开启和应用

3.Parallel垃圾收集器

3.1Parallel垃圾收集器优缺点及实用场景

3.2Parallel垃圾收集器的开启和应用

4.CMS垃圾收集器

4.1CMS垃圾收集器优缺点及实用场景

4.2CMS垃圾收集器的开启和应用

4.3CMS垃圾收集器的应用注意事项

5.G1垃圾收集器

5.1G1垃圾收集器优缺点及实用场景

5.2G1垃圾收集器的开启和应用

6.垃圾收集器的算法汇总

0.前言
咱们之前在深刻了解JVM（五）——垃圾收集算法中介绍过各种垃圾收集的算法，然而GC算法是内存回收的实践，垃圾收集器是算法的落地实现。首先到目前为止并没有完满的垃圾收集器，咱们只有针对适合的场景，采纳适当的垃圾收集器。

1.Serial垃圾收集器
Serial垃圾收集器是最根本，倒退最悠久的单线程垃圾收集器。咱们先来看一下它的垃圾收集过程图。

执行流程：假如咱们的java过程的堆内存曾经被耗尽，当Serial垃圾收集器启动的时候，它会进行所有用户线程，达到一个STOP-THE-WORLD（会有较长的进展）的状态，等到垃圾收集结束之后，再运行用户线程进行工作。

串行收集器是最古老，最稳固且效率最高的收集器，只应用一个垃圾收集器去回收会在其收集的时候产生较长的进展，尽管要暂停所有其它的线程，然而它最简略高效，对于限定单个CPU环境来说，没有线程交互的开销能够取得最高的单线程垃圾收集效率。

1.1Serial垃圾收集器优缺点及实用场景
长处：实现简略，稳固，单线程效率最高
毛病：会有较长时间的进展，用户体验差
实用场景：单CPU或小内存，较小的程序

1.2Serial垃圾收集器的开启和应用
-XX:+UseSerialGC 开启Serial垃圾收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags 启动服务的时候，查看程序应用的默认JVM参数

开启上述参数后，会应用Serial(Young区)+Serial(Old区)的组合。
新生代采纳复制算法，老年代采纳标记整顿算法。

当咱们把上述参数输出IDEA之后，在启动服务的第一行，就会呈现咱们曾经开启了Serial垃圾收集器。

2.ParNew垃圾收集器
ParNew垃圾收集器其实就是多线程版本的Serial垃圾收集器，其余的行为和Serial垃圾收集器截然不同，ParNew收集器在垃圾收集过程中同样也须要暂停所有工作线程（STOP-THE-WORLD）。

2.1ParNew垃圾收集器优缺点及实用场景
长处：实现简略，稳固，在多cpu的状况下，比单线程效率更高，进展工夫短
毛病：也会有肯定的进展，用户体验差
实用场景：多CPU，谋求进展工夫，须要疾速响应的场景，如互联网利用

2.2ParNew垃圾收集器的开启和应用
-XX:+UseParNewGC 开启ParNew垃圾收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags 启动服务的时候，查看程序应用的默认JVM参数

开启上述参数后，会应用ParNew(Young区)+Serial(Old区)的组合。新生代采纳复制算法，老年代采纳标记整顿算法。

3.Parallel垃圾收集器

Parallel垃圾收集器相似于ParNew垃圾收集器，也是一个新生代的垃圾收集器，应用复制算法，也是一个并行的多线程垃圾收集器，不过它的关注点是达到可管制的吞吐量
（吞吐量：cpu用于运行用户代码的工夫和cpu耗费的总工夫的比值 ）
（吞吐量公式：用户代码的工夫 / (用户代码的工夫)+（垃圾回收的占用工夫））

比方程序运行100分钟，垃圾收集器运行1分钟，吞吐量就是99%。

3.1Parallel垃圾收集器优缺点及实用场景
长处：多线程收集速度快，能够管制吞吐量
毛病：如果参数设置地过于小，线程之间一直切换意味着须要额定的开销，从而垃圾回收和用户线程的总工夫将会缩短。
应用场景：多CPU，须要大吞吐量，如后盾计算利用

3.2Parallel垃圾收集器的开启和应用
-XX:+UseParallelGC 开启Parallel垃圾收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags 启动服务的时候，查看程序应用的默认JVM参数

因为parallel垃圾收集器是管制吞吐量的，所以还有几个重要的参数。

-XX：+UseAdaptiveSizePolicy 设置Parallel Scavenge收集器具备自适应调节策略。
在这种模式下，年老代的大小、Eden和Survivor的比例、降职老年代的对象年龄等参数会被主动调整，已达到在堆大小、吞吐量和进展工夫之间的平衡点。

在手动调优比拟艰难的场合，能够间接应用这种自适应的形式，仅指定虚拟机的最大堆、指标的吞吐量（GCTimeRatio）和进展工夫（MaxGCPauseMIllis），让虚拟机本人实现调优工作。

-XX：ParallelGCThreads设置年老代并行收集器的线程数。个别的最好与CPU数量相等，以防止过多的线程数影响垃圾回收性能。88
默认状况下，当CPU数量小于8个，ParallelGCThreads的值等于CPU数量。
当CPU数量大于8个时，线程数为3 + （（5*CPU_Count）/8）。

-XX：MaxGCPauseMillis设置垃圾收集器最大进展工夫（即STW的工夫）。单位是毫秒。
为了尽可能地把进展工夫管制在MaxGCPauseMillis以内，收集器在工作时会调整Java堆大小或者其余一些参数。

对于用户来讲，进展工夫越短体验越好。然而在服务器端，咱们重视高并发，整体的吞吐量。所以服务器端适宜Parallel，进行管制。

该参数审慎应用。

-XX：GCTimeRatio ：取值范畴（0,100）垃圾收集工夫占总工夫的比例（=1 / (N + 1)）用于掂量吞吐量的大小。默认值99，也就是垃圾回收工夫不超过1%。
MaxGCPauseMIllis越大，这个比例就越高。

4.CMS垃圾收集器
CMS（Concurrent Mark Sweep:并发标记革除）是一种以最短回收进展工夫为指标的收集器。它的垃圾收集线程和用户线程一起执行，将STW的工夫达到最短，采纳标记-革除算法。

咱们从图能够看出，cms垃圾收集器一共分四个步骤：
初始标记：须要stop the world，应用可达性剖析算法标记，速度很快
并发标记：多个线程同时并发标记
从新标记：修改并发标记期间因为用户程序持续运作而导致的变动
并发革除：并发进行革除

4.1CMS垃圾收集器优缺点及实用场景
长处：并发收集，低进展
毛病：对cpu资源敏感，无奈解决浮动垃圾，基于标记革除，会产生碎片
实用场景：实用于堆内存大，CPU核数多的服务器端利用，这类利用及其器重服务器响应速度，心愿零碎进展工夫最短。

4.2CMS垃圾收集器的开启和应用
-XX:+UseConcMarkSweepGC 开启CMS垃圾收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags 启动服务的时候，查看程序应用的默认JVM参数

4.3CMS垃圾收集器的应用注意事项
1.因为并发执行，CMS在收集与利用线程同时执行的时候，会减少堆内存的占用。也就是说，CMS垃圾收集器要在老年代堆内存用尽之前实现垃圾回收，否则CMS垃圾收集器回收失败，会触发担保机制，串行老年代收集器将会以STWGC的形式进行一次GC，造成大量进展工夫。

2.标记革除算法无奈整顿碎片，老年代会随着工夫的流逝而用尽内存，最初不得不通过担保机制对堆内存进行压缩。CMS也提供了参数-XX:CMSFullGCsBeForeCompation来指定多少次CMS垃圾收集之后，进行一次压缩GC。

5.G1垃圾收集器
在介绍G1收集器之前，咱们先总结一下以前的垃圾收集器的共同点，再来看G1。
年老代和老年代是各自独立且间断的内存块。
年老代收集应用eden+S0+S1进行复制算法。
老年代收集器必须扫描整个老年代区域
都是以尽可能少而疾速地执行GC为设计准则。

这时，咱们来看G1：
G1利用在多处理器和大容量内存环境中，在实现高吞吐量的同时，尽可能地满足垃圾收集器暂停工夫的要求。另外，它还具备以下个性：

像CMS垃圾收集器一样，能与工作线程同时并发执行。
整顿空间速度更快。
不心愿就义大量的吞吐性能。
不须要更大的JAVA Heap。

G1垃圾收集器的初衷是为了取代CMS垃圾收集器，它同CMS相比，在以下方面体现更杰出。
G1是一个采纳标记-整顿算法，不会产生很多内存碎片。
G1能充分利用多CPU硬件劣势，缩短STW工夫
宏观上G1不辨别新生代和老年代，把内存划分成了多个独立的子区域。能够看做围棋的棋盘图。
G1收集器外面的整个内存区域都混合在一起了，但其自身依然在小范畴内仍要进行年老代和老年代的辨别。
G1尽管也是分代收集器，但整个内存分区不在物理上进行隔离，每个区域会随着对象的变动进行老年代和新生代之间的转化。

G1大略就把内存分成了如图所示

各个区域也由原来的产生了变动：

针对Eden区域进行收集，Eden区耗尽后会被触发，次要是小区域收集+造成间断的内存块，防止内存碎片
假如Eden区域内存不够，局部对象降职到Survivor区域，如果Survivor区域不够，字节进入老年代。

执行过程：和CMS一样
初始标记：须要stop the world，应用可达性剖析算法标记，速度很快
并发标记：多个线程同时并发标记
从新标记：修改并发标记期间因为用户程序持续运作而导致的变动
并发革除：并发进行革除

5.1G1垃圾收集器优缺点及实用场景
长处：
G1不会产生内存碎片
G1效率高
G1能够准确管制进展
毛病：
G1 须要记忆集 (具体来说是卡表)来记录新生代和老年代之间的援用关系，这种数据结构在 G1 中须要占用大量的内存，可能达到整个堆内存容量的 20% 甚至更多。而且 G1 中保护记忆集的老本较高，带来了更高的执行负载，影响效率。

5.2G1垃圾收集器的开启和应用
-XX:+UseG1GC 开启G1收集器
-XX:+PrintCommandLineFlags 启动服务的时候，查看程序应用的默认JVM参数

另外 G1还有以下辅助参数。

-XX:G1HeapRegionSize=n: 设置G1区域的大小，值是2的次数幂，范畴是1MB~32MB

-XX:MaxGCPauseMillis GC最大进展工夫，单位是毫秒

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent：堆占用了多少个的时候就触发GC，默认为45

-XX:ParallelGCThreads STW期间，并行GC线程数

-XX:G1ReservePercent 默认10%。也就是老年代会预留10%的空间来给新生代的对象降职.设置闲暇的空间预留内存百分比，以升高OOM的危险。

6垃圾收集器的算法汇总

总结：
明天咱们介绍了各种垃圾收集器的特点，收集过程，收集算法和应用场景，心愿咱们能多多应用，把握垃圾收集器。