快捷導(dǎo)航

Java中的垃圾收集器詳解

更新時(shí)間：2023年07月31日 11:51:57 作者：兔老大RabbitMQ

這篇文章主要介紹了Java中的垃圾收集器詳解,垃圾收集機(jī)制是?Java?的招牌能力,極大地提高了開發(fā)效率,如今垃圾收集幾乎成為現(xiàn)代語言的標(biāo)配,需要的朋友可以參考下

Serial

Serial（串行）收集器收集器是最基本、歷史最悠久的垃圾收集器了。

大家看名字就知道這個(gè)收集器是一個(gè)單線程收集器了。它的 “單線程” 的意義不僅僅意味著它只會(huì)使用一條垃圾收集線程去完成垃圾收集工作，更重要的是它在進(jìn)行垃圾收集工作的時(shí)候必須暫停其他所有的工作線程（ "Stop The World" ），直到它收集結(jié)束。

新生代采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記-整理算法。

Serial 收集器

虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)者們當(dāng)然知道 Stop The World 帶來的不良用戶體驗(yàn)，所以在后續(xù)的垃圾收集器設(shè)計(jì)中停頓時(shí)間在不斷縮短（仍然還有停頓，尋找最優(yōu)秀的垃圾收集器的過程仍然在繼續(xù)）。

但是 Serial 收集器有沒有優(yōu)于其他垃圾收集器的地方呢？當(dāng)然有，它簡單而高效（與其他收集器的單線程相比）。Serial 收集器由于沒有線程交互的開銷，自然可以獲得很高的單線程收集效率。Serial 收集器對(duì)于運(yùn)行在 Client 模式下的虛擬機(jī)來說是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

ParNew

ParNew 收集器其實(shí)就是 Serial 收集器的多線程版本，除了使用多線程進(jìn)行垃圾收集外，其余行為（控制參數(shù)、收集算法、回收策略等等）和 Serial 收集器完全一樣。

新生代采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記-整理算法。

ParNew 收集器

它是許多運(yùn)行在 Server 模式下的虛擬機(jī)的首要選擇，除了 Serial 收集器外，只有它能與 CMS 收集器（真正意義上的并發(fā)收集器，后面會(huì)介紹到）配合工作。

并行和并發(fā)概念補(bǔ)充：

并行（Parallel）：指多條垃圾收集線程并行工作，但此時(shí)用戶線程仍然處于等待狀態(tài)。
并發(fā)（Concurrent）：指用戶線程與垃圾收集線程同時(shí)執(zhí)行（但不一定是并行，可能會(huì)交替執(zhí)行），用戶程序在繼續(xù)運(yùn)行，而垃圾收集器運(yùn)行在另一個(gè) CPU 上。

Parallel Scavenge

Parallel Scavenge 收集器也是使用復(fù)制算法的多線程收集器，它看上去幾乎和ParNew都一樣。

那么它有什么特別之處呢？

-XX:+UseParallelGC 
    使用 Parallel 收集器+ 老年代串行
-XX:+UseParallelOldGC
    使用 Parallel 收集器+ 老年代并行

Parallel Scavenge 收集器關(guān)注點(diǎn)是吞吐量（高效率的利用 CPU）。

CMS 等垃圾收集器的關(guān)注點(diǎn)更多的是用戶線程的停頓時(shí)間（提高用戶體驗(yàn)）。

所謂吞吐量就是 CPU 中用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間與 CPU 總消耗時(shí)間的比值。

Parallel Scavenge 收集器提供了很多參數(shù)供用戶找到最合適的停頓時(shí)間或最大吞吐量，如果對(duì)于收集器運(yùn)作不太了解的話，手工優(yōu)化存在困難的話可以選擇把內(nèi)存管理優(yōu)化交給虛擬機(jī)去完成也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

新生代采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記-整理算法。

Parallel Scavenge 收集器

Serial old

Serial 收集器的老年代版本，它同樣是一個(gè)單線程收集器。

它主要有兩大用途：

一種用途是在 JDK1.5 以及以前的版本中與 Parallel Scavenge 收集器搭配使用
另一種用途是作為 CMS 收集器的后備方案。

Parallel old

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。

使用多線程和“標(biāo)記-整理”算法。

在注重吞吐量以及 CPU 資源的場合，都可以優(yōu)先考慮 Parallel Scavenge 收集器和 Parallel Old 收集器。

CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。

它非常符合在注重用戶體驗(yàn)的應(yīng)用上使用。

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是 HotSpot 虛擬機(jī)第一款真正意義上的并發(fā)收集器，它第一次實(shí)現(xiàn)了讓垃圾收集線程與用戶線程（基本上）同時(shí)工作。

從名字中的Mark Sweep這兩個(gè)詞可以看出，CMS 收集器是一種 “標(biāo)記-清除”算法實(shí)現(xiàn)的，它的運(yùn)作過程相比于前面幾種垃圾收集器來說更加復(fù)雜一些。

整個(gè)過程分為四個(gè)步驟：

初始標(biāo)記：暫停所有的其他線程，并記錄下直接與 root 相連的對(duì)象，速度很快；
并發(fā)標(biāo)記：同時(shí)開啟 GC 和用戶線程，用一個(gè)閉包結(jié)構(gòu)去記錄可達(dá)對(duì)象。但在這個(gè)階段結(jié)束，這個(gè)閉包結(jié)構(gòu)并不能保證包含當(dāng)前所有的可達(dá)對(duì)象。因?yàn)橛脩艟€程可能會(huì)不斷的更新引用域，所以 GC 線程無法保證可達(dá)性分析的實(shí)時(shí)性。所以這個(gè)算法里會(huì)跟蹤記錄這些發(fā)生引用更新的地方。
重新標(biāo)記：重新標(biāo)記階段就是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因?yàn)橛脩舫绦蚶^續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，這個(gè)階段的停頓時(shí)間一般會(huì)比初始標(biāo)記階段的時(shí)間稍長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記階段時(shí)間短
并發(fā)清除：開啟用戶線程，同時(shí) GC 線程開始對(duì)為標(biāo)記的區(qū)域做清掃。

CMS 垃圾收集器

從它的名字就可以看出它是一款優(yōu)秀的垃圾收集器

主要優(yōu)點(diǎn)：

并發(fā)收集
低停頓

但是它有下面三個(gè)明顯的缺點(diǎn)：

對(duì) CPU 資源敏感；
無法處理浮動(dòng)垃圾；
它使用的回收算法-“標(biāo)記-清除”算法會(huì)導(dǎo)致收集結(jié)束時(shí)會(huì)有大量空間碎片產(chǎn)生。

G1收集器

G1 (Garbage-First) 是一款面向服務(wù)器的垃圾收集器,主要針對(duì)配備多顆處理器及大容量內(nèi)存的機(jī)器。以極高概率滿足 GC 停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征。

被視為 JDK1.7 中 HotSpot 虛擬機(jī)的一個(gè)重要進(jìn)化特征。

它具備以下特點(diǎn)：

并行與并發(fā)：G1 能充分利用 CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢，使用多個(gè) CPU（CPU 或者 CPU 核心）來縮短 Stop-The-World 停頓時(shí)間。部分其他收集器原本需要停頓 Java 線程執(zhí)行的 GC 動(dòng)作，G1 收集器仍然可以通過并發(fā)的方式讓 java 程序繼續(xù)執(zhí)行。
分代收集：雖然 G1 可以不需要其他收集器配合就能獨(dú)立管理整個(gè) GC 堆，但是還是保留了分代的概念。
空間整合：與 CMS 的“標(biāo)記--清理”算法不同，G1 從整體來看是基于“標(biāo)記整理”算法實(shí)現(xiàn)的收集器；從局部上來看是基于“復(fù)制”算法實(shí)現(xiàn)的。
可預(yù)測的停頓：這是 G1 相對(duì)于 CMS 的另一個(gè)大優(yōu)勢，降低停頓時(shí)間是 G1 和 CMS 共同的關(guān)注點(diǎn)，但 G1 除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確指定在一個(gè)長度為 M 毫秒的時(shí)間片段內(nèi)。

G1 收集器的運(yùn)作大致分為以下幾個(gè)步驟：