【理解HotSpot虚拟机】GC垃圾收集器的对比分析

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1 概述

目前，JVM中有四种类型的垃圾收集器。一开始接触HotSpot的垃圾收集器，很容易被许多的名字混淆，《深入理解Java虚拟机》中给每种垃圾收集起了名字（下表第二列），对应在HotSpot中的实现类（下表第三列）

类型	名称	jvm的实现类	代
1 串行垃圾收集器	Serial收集器	def new generation	新生代
1 串行垃圾收集器	Serial Old收集器	tenured generation	老年代
2 并行垃圾收集器	ParNew收集器	par new generation	新生代
2 并行垃圾收集器	Parallel Scavenge收集器	PSYoungGen	新生代
2 并行垃圾收集器	Parallel Old收集器	ParOldGen	老年代
3 并发标记扫描垃圾收集器	CMS收集器	concurrent mark-sweep generation	老年代
4 G1垃圾收集器	G1收集器	garbage-first heap	均可

每种类型的垃圾收集器有它的特点，以及使用范围，下面逐一介绍。

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2 串行垃圾回收器

串行垃圾收集器GC示意图

串行垃圾回收器有两个：

• Serial收集器：新生代，复制算法
• Serial Old收集器：老年代，标记-整理算法

优点：

• 实现简单
• 适用于简单的命令行程序和Client模式

缺点：

• Stop the world 时间较长

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3 并行垃圾收集器

并行垃圾收集器GC示意图

并行垃圾回收器有三个：

• ParNew收集器：新生代，复制算法，跟Serial收集器基本一样，只是多线程版本，CMS收集器最佳搭配
• Parallel Scavenge收集器：新生代，复制算法，基于吞吐量优化，具备自适应调节策略
• Parallel Old收集器：老年代，标记-整理算法，基于吞吐量优化

优点：

• 在多CPU环境下，比Serial收集器要高效
• Parallel Scavenge收集器和Parallel Old收集器高效率利用CPU时间，适用于后台运算，少交互情况

缺点：

• 仍存在Stop the world 时间较长问题，不能并发GC

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4 并发标记扫描垃圾收集器

CMS收集器GC示意图

CMS是基于最短停顿时间，应用于老年代，标记-清除算法的收集器，包括4个步骤：

• 初始标记：仅标记GC Root能直接关联到的对象
• 并发标记：进行GC Root Trancing
• 重新标记：修正并发标记期间，因用户程序运行导致的标记变动的那部分对象的标记记录
• 并发清除：清除对象

优点：

• 大部分时间可与用户线程并发执行，停顿时间小

缺点：

• CMS收集器非常占用CPU资源
• 无法处理在并发清除期间新出现的垃圾（浮动垃圾）
• 基于标记-清除算法，会产生许多碎片

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5 G1垃圾收集器

G1收集器GC示意图

G1的垃圾收集过程与CMS十分相似。主要不同在于G1将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），新生代和老年代不再是物理上连续的，而是逻辑上连续的。

优点：

• 同时实现了并行与并发，并行指多个线程同时进行。并发指能与用户线程同时进行
• 空间整合：整体看是“标记-整理“算法，局部看是“复制“算法
• 可预测停顿时间

缺点：

• 实现复杂

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6 总结

新生代、老年代的垃圾收集器有许多，常见的搭配有一下四种：

JVM参数	新生代	老年代
-XX:+UseSerialGC	Serial	Serial Old
-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC	Parallel Scavenge	Parallel Old
-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC	ParNew	CMS
-XX:+UseG1GC	G1	G1

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7 参考

《深入理解Java虚拟机》——周志明

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