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JVM(HotSpot) 7种垃圾收集器的特点及使用场景

ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本,除了使用多线程进行垃圾收集之外,其余行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial 收集器完全一样。

作者:佚名来源:稀土掘金|2018-04-25 15:16

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1.Serial收集器

Serial收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器。是单线程的收集器。它在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集完成。

Serial收集器依然是虚拟机运行在Client模式下默认新生代收集器,对于运行在Client模式下的虚拟机来说是一个很好的选择。

2.ParNew收集器

ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本,除了使用多线程进行垃圾收集之外,其余行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial 收集器完全一样。

ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选新生代收集器,其中有一个与性能无关但很重要的原因是,除Serial收集器之外,目前只有ParNew它能与CMS收集器配合工作。

3.Parallel Scavenge(并行回收)收集器

Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器,它也是使用复制算法的收集器,又是并行的多线程收集器

该收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量(Throughput)。所谓吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值,即 吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)

停顿时间越短就越适合需要与用户交互的程序,良好

的响应速度能提升用户体验,而高吞吐量则可用高效率地利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。

Parallel Scavenge收集器提供两个参数用于精确控制吞吐量,分别是控制最大垃圾收起停顿时间的

-XX:MaxGCPauseMillis参数以及直接设置吞吐量大小的-XX:GCTimeRatio参数

Parallel Scavenge收集器还有一个参数:-XX:+UseAdaptiveSizePolicy。这是一个开关参数,当这个参数打开后,就不需要手工指定新生代的大小(-Xmn)、Eden与Survivor区的比例(-XX:SurvivorRatio)、晋升老年代对象年龄(-XX:PretenureSizeThreshold)等细节参数,只需要把基本的内存数据设置好(如-Xmx设置最大堆),然后使用MaxGVPauseMillis参数或GCTimeRation参数给虚拟机设立一个优化目标。

自适应调节策略也是Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别

4.Serial Old 收集器

Serial Old是Serial收集器的老年代版本,它同样是一个单线程收集器,使用标记整理算法。这个收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。

如果在Server模式下,主要两大用途:

(1)在JDK1.5以及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用

(2)作为CMS收集器的后备预案,在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用

Serial Old收集器的工作工程

5.Parallel Old 收集器

Parallel Old 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法。这个收集器在1.6中才开始提供。

6.CMS收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上,这类应用尤其重视服务器的响应速度,希望系统停顿时间最短,以给用户带来较好的体验。CMS收集器就非常符合这类应用的需求

CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的。它的运作过程相对前面几种收集器来说更复杂一些,整个过程分为4个步骤:

(1)初始标记

(2)并发标记

(3)重新标记

(4)并发清除

其中,初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”.

CMS收集器主要优点:并发收集,低停顿。

CMS三个明显的缺点:

(1)CMS收集器对CPU资源非常敏感。CPU个数少于4个时,CMS对于用户程序的影响就可能变得很大,为了应付这种情况,虚拟机提供了一种称为“增量式并发收集器”的CMS收集器变种。所做的事情和单CPU年代PC机操作系统使用抢占式来模拟多任务机制的思想

(2)CMS收集器无法处理浮动垃圾,可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC的产生。在JDK1.5的默认设置下,CMS收集器当老年代使用了68%的空间后就会被激活,这是一个偏保守的设置,如果在应用中蓝年代增长不是太快,可以适当调高参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提高触发百分比,以便降低内存回收次数从而获取更好的性能,在JDK1.6中,CMS收集器的启动阀值已经提升至92%。

(3)CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器,手机结束时会有大量空间碎片产生。空间碎片过多,可能会出现老年代还有很大空间剩余,但是无法找到足够大的连续空间来分配当前对象,不得不提前出发FullGC。为了解决这个问题,CMS收集器提供了一个-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection开关参数(默认就是开启的),用于在CMS收集器顶不住要进行FullGC时开启内存碎片合并整理过程,内存整理的过程是无法并发的,空间碎片问题没有了,但停顿时间变长了。虚拟机设计者还提供了另外一个参数-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction,这个参数是用于设置执行多少次不压缩的Full GC后,跟着来一次带压缩的(默认值为0,标识每次进入Full GC时都进行碎片整理)

7. G1收集器

G1收集器的优势:

(1)并行与并发

(2)分代收集

(3)空间整理 (标记整理算法,复制算法)

(4)可预测的停顿(G1处处理追求低停顿外,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,消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒,这几乎已经实现Java(RTSJ)的来及收集器的特征)

使用G1收集器时,Java堆的内存布局是整个规划为多个大小相等的独立区域(Region),虽然还保留有新生代和老年代的概念,但新生代和老年代不再是物理隔离的了,它们都是一部分Region的集合。

G1收集器之所以能建立可预测的停顿时间模型,是因为它可以有计划地避免在真个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获取的空间大小以及回收所需要的时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的收集时间,优先回收价值最大的Region(这也就是Garbage-First名称的又来)。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式,保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽量可能高的灰机效率

G1 内存“化整为零”的思路

在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆扫描也不会遗漏。

如果不计算维护Remembered Set的操作,G1收集器的运作大致可划分为一下步骤:

(1)初始标记

(2)并发标记

(3)最终标记

(4)筛选回收

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【责任编辑:武晓燕 TEL:(010)68476606】

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