垃圾回收器

常见垃圾回收器

串行垃圾收集器（Serial Garbage Collector）、并行垃圾收集器（Parallel Garbage Collector）、CMS（并发）垃圾收集器（CMS Garbage Collector）、G1垃圾收集器（G1 Garbage Collector）

1.1 串行垃圾收集器

**使用单线程进行垃圾回收，垃圾回收时，只有一个线程在工作，并且java应用中所有的线程都要暂停，等待垃圾回收的完成，这种现象称之为STW（Stop the World） **

• 对于交互性较强的javaweb应用中是不会采用该收集器的。
• 通过JVM参数-XX:+UseSerialGC可以使用串行垃圾回收器。

1.2 编写测试类

1.2.1设置垃圾回收为串行收集器

2.1 并行垃圾收集器

在串行垃圾收集器的基础上进行改进，将单线程改为多线程，这样可以缩短垃圾回收的时间（并行能力较强的机器）

• 收集过程中也会暂停应用程序。

2.1.1 ParNew垃圾收集器

工作在年轻代上的，只是将串行的垃圾收集器改为了并行。

• 通过-XX：+UseParNewGC参数设置年轻代使用ParNew回收器，老年代依然是串行收集器。
  测试：
  

2.1.2 ParallelGC垃圾收集器

ParallelGC收集器在ParNewGC基础上新增两个和系统吞吐量相关的参数，使其用起来更加灵活高效。

3.1 CMS垃圾收集器

CMS全称Concurrent Mark Sweep，是一款并发的、使用标记清除算法的垃圾回收器，该回收器是针对老年区的垃圾回收器；通过参数-XX：+UseConcurrentMarkSweepGC进行设置

3.1.1执行流程

3.1.2测试

4.1 G1垃圾收集器

G1垃圾收集器是在JDK1.7中正式使用的全新的垃圾收集器；

G1 的三步骤：

• 第一步：开启G1垃圾收集器
• 第二步：设置堆的最大内存
• 第三步：设置最大的停顿时间
  **G1 中提供了三种模式的垃圾回收模式：YoungGC、MixedGC、FullGC；在不同的条件下被触发。 **

4.1.1原理

G1相比其他收集器而言最大的区别在于它取消了年轻代、年老代的物理划分，取而代之的是将堆划分为若干个区域（Region），这些区域中包含了有逻辑上的年轻代和年老代区域。所以我们再也不用单独得对每个空间进行设置了，不用担心每个代内存是否足够。
示意图：

在G1划分的区域中，年轻代的垃圾收集器依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另一个区域，完成了清理工作。
在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩，这样也就不会有CMS内存碎片的问题的存在了。
在G1中，有一种特殊的区域，叫Humongous区域。
* 如果一个对象占用的空间 超过了分区的50%以上,G1收集器就会认为这是一个矩形对象。
* 这些巨型对象，默认直接会被分配在老年代，但是如果他是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响。
* 为了决绝这个问题，G1划分了一个Humongous区，它专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个对象，那么G1会寻找连续的H分区来储存。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动FullGC。

4.2 YoungGC

YoungGC主要是对Eden区进行GC，它在Eden空间耗尽时被触发。

＊Eden空间的数据移动到Survivor空间中，如果Survivor空间不够，Eden空间的部分数据会直接晋升到年老区空间。
＊最终Eden空间数据为空，GC停止工作，应用线程继续工作．

4.2.1 Remembered Set（已记忆集合）

在GC年轻代的对象时，我们如何找到年轻代中对象的根对象呢？
跟对象可能实在年轻代中，也可能是在老年代中，那么老年代中的所有对象都是根吗?
如果全量扫描老年代，那么这样扫描下来或耗费很多时间。
SO G1引进了RSet概念。它的全称是Remembered Set，其作用是跟踪指向某个堆内的对象引用。
每个Region初始化时。会初始化一个RSet，该集合用来记录并跟踪其他Region指向该Region中对象的引用，每个Region默认按照512kb换分成多个Card，所以RSet需要记录的东西应该是XX Region的XXcard。

4.3 MixedGC

当越来越多的对象晋升到老年代old region时，为了笔名啊堆内存被耗尽，虚拟机会触发一个混合的垃圾收集器（Mixed GC），该算法并不是一个old GC，除了回收整个Young Region，还会回收一部分的Old Region；
注意：是一部分老年代，而不是全部老年代，可以选择哪些old region进行收集，从而可以对垃圾回收的耗时进行控制。同时Mixed GC也不是Full GC

MixedGC的触发时间：由参数：-XX：InitialtingHeapOccupancyPercent=n决定。默认45%，该参数的意思是：当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阈值时触发。

• 步骤：
  • 全局并发标记（global concurrent marking）
  • 拷贝存活对象（evacuation）

4.3.1全局并发标记

• 初始标记
  • 标记从根节点直接可达的对象，这个阶段会执行一次年轻代GC，会产生全局停顿。
• 根区域扫描
  • G1 GC在初始标记的存货区扫描对老年代的引用，并标记被引用的对象
  • 该阶段与应用程序（非STW）同时运行，并且只有完成该阶段后，才会开始下一次STW年轻代垃圾回收。
• 并发标记（Concurrent Marking）
  • G1 GC在整个堆中查找可访问的(存活的)对象。该阶段与应用程序同时运行，可以被STW年轻代垃圾回收中断。
• 重新标记（Remark，STW）
  • 该阶段是STW回收，因为程序在运行，针对上一次标记进行修正。
• 清除垃圾（Cleanup，STW）
  • 清点和重置标记状态，该阶段会STW，这个阶段并不会实际上去做垃圾的收集，等待evacuation阶段来回收。

4.3.2拷贝存活对象

Evacuation阶段是全暂停的。该阶段把一部分Region里的火对象拷贝到另一部分region中，从而实现垃圾的回收清理

4.3.3收集器相关参数

4.4 对于G1垃圾收集器的优化建议

• 年轻代大小：
  • 避免使用-Xmn选项或-XX：NewRatio等其他相关选项显示设置年轻代大小
  • 评估G1 GC的吞吐量时，暂停时间目标不要太严苛。目标太过严苛表示您愿意承受更多的垃圾回收开销，而这会直接影响到吞吐量。