GC的種類

1.Minor GC

對(duì)象從新生代區(qū)域消失的過(guò)程，我們稱之為 “minor GC”。

清理整個(gè)YouGen(年輕代)的過(guò)程，eden、S0\S1的清理都會(huì)由于MinorGC Allocation Failure(YoungGen區(qū)內(nèi)存不足），而觸發(fā)minorGC。

2.Major GC

OldGen區(qū)內(nèi)存不足，觸發(fā)Major GC。

3.Full GC

Full GC 是清理整個(gè)堆空間—包括年輕代和永久代。

Full GC 觸發(fā)的場(chǎng)景：

1）手動(dòng)調(diào)用 System.gc()2）promotion failed (年代晉升失敗,比如eden區(qū)的存活對(duì)象晉升到S區(qū)放不下，又嘗試直接晉 升到Old區(qū)又放不下，那么Promotion Failed,會(huì)觸發(fā)FullGC)

3）CMS的Concurrent-Mode-Failure 由于CMS回收過(guò)程中主要分為四步:

• 1.CMS initial mark
• 2.CMS Concurrent mark
• 3.CMS remark
• 4.CMS Concurrent sweep。在2中g(shù)c線程與用戶線程同時(shí)執(zhí)行，那么用戶線程依舊可 能同時(shí)產(chǎn)生垃圾，如果這個(gè)垃圾較多無(wú)法放入預(yù)留的空間就會(huì)產(chǎn)生CMS-Mode-Failure， 切換 為SerialOld單線程做mark-sweep-compact。

4）新生代晉升的平均大小大于老年代的剩余空間 （為了避免新生代晉升到老年代失?。?當(dāng)使用G1,CMS 時(shí)，F(xiàn)ullGC發(fā)生的時(shí)候 是 Serial+SerialOld。 當(dāng)使用ParalOld時(shí)，F(xiàn)ullGC發(fā)生的時(shí)候是ParallNew +ParallOld.

GC的判定

1.引用計(jì)數(shù)法：指的是如果某個(gè)地方引用了這個(gè)對(duì)象就+1，如果失效了就-1，當(dāng)為 0 就會(huì)回收但是 JVM 沒(méi)有用這種方式，因?yàn)闊o(wú)法判定相互循環(huán)引用（A 引用 B,B 引用 A）的情況。

2.引用鏈法(可達(dá)性分析/根搜索)： 通過(guò)一種 GC ROOT 的對(duì)象（方法區(qū)中靜態(tài)變量引用的對(duì)象等-static 變量）來(lái)判斷，如果有一條鏈能夠到達(dá) GC ROOT 就說(shuō)明該對(duì)象不能回首，不能到達(dá) GC ROOT 就說(shuō)明可以回收

GCRoots有哪些

• 類，由系統(tǒng)類加載器加載的類。這些類從不會(huì)被卸載，它們可以通過(guò)靜態(tài)屬性的方式持有對(duì)象的引用。
• 注意，一般情況下由自定義的類加載器加載的類不能成為GC Roots
• 線程，存活的線程
• Java方法棧中的局部變量或者參數(shù)
• JNI方法棧中的局部變量或者參數(shù)
• JNI全局引用
• 用做同步監(jiān)控的對(duì)象
• 被JVM持有的對(duì)象，這些對(duì)象由于特殊的目的不被GC回收。這些對(duì)象可能是系統(tǒng)的類加載器，一些重要的異常處理類，一些為處理異常預(yù)留的對(duì)象，以及一些正在執(zhí)行類加載的自定義的類加載器。但是具體有哪些前面提到的對(duì)象依賴于具體的JVM實(shí)現(xiàn)。

但是當(dāng)滿足上述條件時(shí)，一個(gè)對(duì)象比不一定會(huì)被回收。

當(dāng)一個(gè)對(duì)象不可達(dá) GC Root 時(shí)，這個(gè)對(duì)象并不會(huì)立馬被回收，而是出于一個(gè)死緩的階段，若要被真正的回收需要經(jīng)歷兩次標(biāo)記。

• 如果對(duì)象在可達(dá)性分析中沒(méi)有與 GC Root 的引用鏈，那么此時(shí)就會(huì)被第一次標(biāo)記并且進(jìn)行一次篩選，篩選的條件是是否有必要執(zhí)行 finalize()方法。當(dāng)對(duì)象沒(méi)有覆蓋 finalize()方法或者已被虛擬機(jī)調(diào)用過(guò)，那么就認(rèn)為是沒(méi)必要的。
• 如果該對(duì)象有必要執(zhí)行 finalize()方法，那么這個(gè)對(duì)象將會(huì)放在一個(gè)稱為 F-Queue 的對(duì)隊(duì)列中，虛擬機(jī)會(huì)觸發(fā)一個(gè) Finalize()線程去執(zhí)行，此線程是低優(yōu)先級(jí)的，并且虛擬機(jī)不會(huì)承諾一直等待它運(yùn)行完，這是
• 因?yàn)槿绻?finalize()執(zhí)行緩慢或者發(fā)生了死鎖，那么就會(huì)造成 F- Queue 隊(duì)列一直等待，造成了內(nèi)存回收系統(tǒng)的崩潰。GC 對(duì)處于 F-Queue 中的對(duì)象進(jìn)行。

第二次被標(biāo)記，這時(shí)，該對(duì)象將被移除”即將回收”集合，等待回收。

GC垃圾收集器

新生代收集器

1.Serial 垃圾收集器（單線程、復(fù)制算法）

串行收集器是最古老，最穩(wěn)定以及效率高的收集器，使用停止復(fù)制方法，只使用一個(gè)線程去串行回收；垃圾收集的過(guò)程中會(huì)Stop The World（服務(wù)暫停）；參數(shù)控制：使用-XX:+UseSerialGC可以使用Serial+Serial Old模式運(yùn)行進(jìn)行內(nèi)存回收（這也是虛擬機(jī)在Client模式下運(yùn)行的默認(rèn)值） 

缺點(diǎn)：是串行效率較低。

2.ParNew 垃圾收集器（Serial+多線程）

ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線程版本，使用停止復(fù)制方法。新生代并行，其它工作線程暫停。

參數(shù)控制：使用-XX:+UseParNewGC開(kāi)關(guān)來(lái)控制使用ParNew+Serial Old收集器組合收集內(nèi)存；使用-XX:ParallelGCThreads來(lái)設(shè)置執(zhí)行內(nèi)存回收的線程數(shù)。

3.Parallel Scavenge 收集器（多線程復(fù)制算法、高效）JDK1.8 默認(rèn)采用的新生代收集器。

ParallelScavenge收集器類似ParNew收集器，Parallel收集器更關(guān)注CPU吞吐量，即運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間/總時(shí)間，使用停止復(fù)制算法?？梢酝ㄟ^(guò)參數(shù)來(lái)打開(kāi)自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或最大的吞吐量；也可以通過(guò)參數(shù)控制GC的時(shí)間不大于多少毫秒或者比例。

參數(shù)控制：使用-XX:+UseParallelGC開(kāi)關(guān)控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合回收垃圾（這也是在Server模式下的默認(rèn)值）；使用-XX:GCTimeRatio來(lái)設(shè)置用戶執(zhí)行時(shí)間占總時(shí)間的比例，默認(rèn)99，即1%的時(shí)間用來(lái)進(jìn)行垃圾回收。使用-XX:MaxGCPauseMillis設(shè)置GC的最大停頓時(shí)間（這個(gè)參數(shù)只對(duì)Parallel Scavenge有效），用開(kāi)關(guān)參數(shù)-XX:+UseAdaptiveSizePolicy可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，如自動(dòng)調(diào)整Eden/Survivor比例，老年代對(duì)象年齡，新生代大小等，這個(gè)參數(shù)在ParNew下沒(méi)有。

老年代收集器

1.Serial Old收集器（單線程標(biāo)記整理算法 ）

老年代收集器，單線程收集器，串行，使用"標(biāo)記-整理"算法（整理的方法是Sweep（清理）和Compact（壓縮），主要是運(yùn)行在 Client 默認(rèn)的 java 虛擬機(jī)默認(rèn)的年老代垃圾收集器。

2.Parallel Scavenge 收集器

多線程機(jī)制與Parallel Scavenge差不錯(cuò)，使用標(biāo)記整理（與Serial Old不同，這里的整理是Summary（匯總）和Compact（壓縮），匯總的意思就是將幸存的對(duì)象復(fù)制到預(yù)先準(zhǔn)備好的區(qū)域，而不是像Sweep（清理）那樣清理廢棄的對(duì)象）算法，在Parallel Old執(zhí)行時(shí)，仍然需要暫停其它線程。Parallel Old在多核計(jì)算中很有用。這個(gè)收集器是在JDK 1.6中，與Parallel Scavenge配合有很好的效果。

參數(shù)控制： 使用-XX:+UseParallelOldGC開(kāi)關(guān)控制使用Parallel Scavenge +Parallel Old組合收集 器進(jìn)行收集。

3.CMS 收集器（多線程標(biāo)記清除算法）

Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一種年老代垃圾收集器，其最主要目標(biāo)是獲取最短垃圾回收停頓時(shí)間，和其他年老代使用標(biāo)記-整理算法不同，它使用多線程的標(biāo)記-清除算法。

整個(gè)過(guò)程分為6個(gè)步驟，其中初始標(biāo)記、重新標(biāo)記這兩個(gè)步驟仍然需要“Stop The World”

• 初始標(biāo)記
• 只是標(biāo)記一下 GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象，速度很快，仍然需要暫停所有的工作線程。
• 并發(fā)標(biāo)記
• 進(jìn)行 GC Roots 跟蹤的過(guò)程，和用戶線程一起工作，不需要暫停工作線程。
• 重新標(biāo)記
• 為了修正在并發(fā)標(biāo)記期間，因用戶程序繼續(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，仍然
• 需要暫停所有的工作線程。
• 并發(fā)清除
• 清除 GC Roots 不可達(dá)對(duì)象，和用戶線程一起工作，不需要暫停工作線程。由于耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過(guò)程中，垃圾收集線程可以和用戶現(xiàn)在一起并發(fā)工作，所以總體上來(lái)看CMS 收集器的內(nèi)存回收和用戶線程是一起并發(fā)地執(zhí)行。

優(yōu)點(diǎn)：并發(fā)收集、低停頓

缺點(diǎn)：產(chǎn)生大量空間碎片、并發(fā)階段會(huì)降低吞吐量

4.G1收集器

Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理論發(fā)展的最前沿成果，相比與 CMS 收集器，G1 收集器兩個(gè)最突出的改進(jìn)是：

• 基于標(biāo)記-整理算法，不產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
• 可以非常精確控制停頓時(shí)間，在不犧牲吞吐量前提下，實(shí)現(xiàn)低停頓垃圾回收。

G1特點(diǎn)：

• G1通過(guò)將內(nèi)存空間分成區(qū)域（Region）的方式避免內(nèi)存碎片問(wèn)題
• Eden, Survivor, Old區(qū)不再固定、在內(nèi)存使用效率上來(lái)說(shuō)更靈活
• G1可以通過(guò)設(shè)置預(yù)期停頓時(shí)間（Pause Time）來(lái)控制垃圾收集時(shí)間避免應(yīng)用雪崩現(xiàn)象
• G1在回收內(nèi)存后會(huì)馬上同時(shí)做合并空閑內(nèi)存的工作、而CMS默認(rèn)是在STW（stop the world）的時(shí)候做
• G1會(huì)在Young GC中使用、而CMS只能在O區(qū)使用

G1 收集器避免全區(qū)域垃圾收集，它把堆內(nèi)存劃分為大小固定的幾個(gè)獨(dú)立區(qū)域，并且跟蹤這些區(qū)域的垃圾收集進(jìn)度，同時(shí)在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)列表，每次根據(jù)所允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收垃圾最多的區(qū)域。區(qū)域劃分和優(yōu)先級(jí)區(qū)域回收機(jī)制，確保 G1 收集器可以在有限時(shí)間獲得最高的垃圾收集效率。

GC垃圾收集器的選擇

JVM給了三種選擇：串行收集器、并行收集器、并發(fā)收集器。

但是串行收集器只適用于小數(shù)據(jù)量的情況，所以這里的選擇主要針對(duì)并行收集器和并發(fā)收集器。

吞吐量?jī)?yōu)先的并行收集器

如上文所述，并行收集器主要以到達(dá)一定的吞吐量為目標(biāo)，適用于科學(xué)技術(shù)和后臺(tái)處理等。Parallel Scavenge + ParallelOld

響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先的并發(fā)收集器

如上文所述，并發(fā)收集器主要是保證系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，減少垃圾收集時(shí)的停頓時(shí)間。適用于應(yīng)用服務(wù)器、電信領(lǐng)域ParNew + CMS

GC垃圾收集算法

標(biāo)記-清除算法 (Mark Sweep)

算法分為2個(gè)階段：

• 1.標(biāo)記處需要回收的對(duì)象
• 2.回收被標(biāo)記的對(duì)象。

標(biāo)記算法分為兩種:

1.引用計(jì)數(shù)算法(Reference Counting)

2.可達(dá)性分析算法(Reachability Analysis)。由于引用技術(shù)算法無(wú)法解決循環(huán)引用的問(wèn)題，所以這里使用的標(biāo)記算法均為可達(dá)性分析算法。 

缺點(diǎn)：產(chǎn)生了大量的非連續(xù)內(nèi)存，內(nèi)存碎片化嚴(yán)重，后續(xù)可能發(fā)生大對(duì)象不能找到可利用空間的問(wèn)題。

復(fù)制算法 (Copying)

為了解決效率與內(nèi)存碎片問(wèn)題，復(fù)制(Copying)算法出現(xiàn)了，它將內(nèi)存劃分為兩塊相等的大小，每次使用一塊，當(dāng)這一塊用完了，就講還存活的對(duì)象復(fù)制到另外一塊內(nèi)存區(qū)域中，然后將當(dāng)前內(nèi)存空間一次性清理掉。這樣的對(duì)整個(gè)半?yún)^(qū)進(jìn)行回收，分配時(shí)按照順序從內(nèi)存頂端依次分配，這種實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效。

不過(guò)這種算法將原有的內(nèi)存空間減少為實(shí)際的一半，代價(jià)比較高。 

缺點(diǎn)：可用內(nèi)存變?yōu)樵瓉?lái)的一半，長(zhǎng)期存活的對(duì)象復(fù)制頻率高

標(biāo)記-整理算法(Mark-Compact)

標(biāo)記階段和 Mark-Sweep 算法相同，標(biāo)記后不是清理對(duì)象，而是將存活對(duì)象移向內(nèi)存的一端。然后清除端邊界外的對(duì)象

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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