垃圾收集器与内存分配策略（二）

四.垃圾收集器

1.serial收集器

serial收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器，它是一个单线程的收集器，在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。

它优于其他收集器的地方：简单而高效（与其他收集器的单线程比），对于限定单个CPU的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。在用户的桌面应用场景中，分配给虚拟机管理的内存一般来说不会很大，手机几十兆甚至一两百兆的新生代停顿时间完全可以控制在几十毫秒最多一百毫秒以内，只要不是频繁发生，这点停顿还是可以接受的。所以，serial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，并无太多创新之处，但它却是很多运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器，很重要的原因就是是除了serial收集器外，只有它能与CMS收集器配合工作。

随着CPU数量增加，ParNew收集器相对于GC时系统资源的有效利用是很有好处的。它默认开启的收集线程与CPU的数量相同，在CPU资源非常多的环境下，可以使用-XX:ParallelGCThreads参数来限制垃圾收集的线程数。

并发和并行，都是并发编程中的概念，并行（Parallel）指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态；并发（Concurrent）指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），用户程序在继续运行，而垃圾收集程序运行在另一个CPU上。

3.parallel scavenge收集器

parallel scavenger收集器是一个新生代收集器，使用复制算法，又是并行的多线程收集器。

parallel scavenger收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而parallel scavenger收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量。所谓吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总耗时间的比值，即吞吐量=运行代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）。停顿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，而高吞吐量则可以高效地利用CPU时间，尽快完成程序的运行任务，主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。

parallel scavenger收集器提供了两个参数用于精确控制吞吐量，分别是控制最大垃圾收集停顿时间的-XX:MaxGCPauseMillis参数以及直接设置吞吐量大小的-XX:GCTimeRatio参数。MaxGCPauseMillis参数允许的值是一个大于0的毫秒数，收集器将尽可能地保证内训回收花费的时间不超过设定值。GCTimeRatio参数的值应当是一个大于0且小于100的整数，也就是垃圾收集时间占总时间的比率，相当于吞吐量的倒数。

由于与吞吐量关系密切，parallel scavenger收集器也经常被称为“吞吐量优先”收集器。除了上述两个参数外，parallel scavenger收集器还有一个参数-XX：+UseAdaptiveSizePolicy值得关注。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、Eden与Survivor区的比例、晋升老年代对象年龄等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调节这些参数以提供最适合的停顿时间或者最大的吞吐量，这种调节方式称为GC自适应的调节策略。这也是parallel scavenger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-清理”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，他还有两大优势：一种用途是在JDK1.5以及之前的版本中与parallel scavenger收集器搭配使用，另一种用途就是作为CMS收集器的后备方案，在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用。

5.parallel old收集器

parallel old 是parallel scavenger收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-清理”算法。在注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，都可以优先考虑parallel scavenger 加parallel old收集器。

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。目前很大一本分的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收集器基于“标记-清楚”算法实现的，它的运作过程相对复杂，整个过程分为4个步骤，包括：初始标记、并发标记、重新标记、并发清除。
其中，初始标记、重新标记仍然需要“stop the world”。初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段就是进行GC Roots Tracting的过程，而重新标记阶段则是为了修正并发表基期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停段时间一般会比初始标记时间稍微长一点，但远比并发标记的时间短。由于整个过程中耗时最长的并发标记与并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作，所以从总体上来说，CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。
CMS是一款优秀的收集器，主要优点就是并发收集、地停顿。但CMS还达不到完美的程度，对CPU资源非常敏感、无法处理浮动垃圾、采用“标记-清楚”算法产生大量空间碎片等明显问题。