JVM垃圾收集器(1)--G1之前GC方法概览

本文从总体上介绍JVM的垃圾收集器，其中JVM指HotSpot VM。

术语

• 分代垃圾收集； JVM将堆分成两个物理区：新生代（Minor GC）、老年代（Major GC）。永久代虽然称为代，但是实际上不应该看作分代层次的一部分。VM只是用它来存储元数据，例如类的数据结构、保留字符串（Interned String）等。
  

• 垃圾收集器使用称为卡表（Card Table）的数据结构，使其不用扫描整个老年代就能识别新生代中的存活对象，从而缩短Minor GC的时间。

• Minor GC，Eden中的存活对象被复制到未使用的Survivor。被占用Survivor里不够老的存活对象也被复制到未使用的Survivor。最后Survivor里足够老的存活对象被提升到老年代。假如Survivor不足以容纳Eden和另一个Survivor中的存活对象，称作Survivor存活对象溢出，多余的对象将被移到老年代，这成为过早提升。应该调优尽量避免。

• 快速内存分配。大部分新生对象都是在Eden上（想想为什么），因为Minor GC以复制方式回收新生代，其好处在于回收以后Eden总为空，在Eden中运用被称为指针碰撞的技术就可以有效分配空间。这种技术追踪最后一个分配的对象（称为top），当新的分配请求时，分配器只需要检查top和Eden末端之间的空间是否能够容纳。如果能够容纳，top跳到新近分配对象的末端。而且VM采用线程本地分配缓冲区(TLAB),为每个线程设置各自的缓冲区，避免锁的使用。

• Stop-The-World: 指GC运行的时候，Java应用程序的线程停止运行。

• parallel 和 Serial: parallel一般翻译作“并行”，当Parallel用来描述GC的时候，比如ParallelOld GC 、ParNew，指的是该GC是多线程的，有多个线程同时处理该GC任务。相反，Serial GC指该GC是单线程的，仅有一个线程用来执行GC任务。
• Concurrent：一般翻译作并发，当Concurrent用来描述GC的时候，指该GC任务执行的时候，Java应用程序可以同时执行。

垃圾收集器分类

垃圾收集器主要分为三类：

• Serial收集器

年轻代采用复制算法，即 Eden + From –> To + 老年代
老年代采用滑动压缩标记-清除算法(Sliding Compacting Mark-Sweep),也称为**标记-压缩（Mark-Compa
ct）**垃圾收集器。
Serial收集器适合大多数对停顿时间要求不高和在客户端运行的应用。
Stop-The-World
使用内存开销最小，因此一般用于客户端程序。

• Parallel 收集器

HotSpot VM中能够并行的垃圾收集器包括Parallel Scavenge 收集器（年轻代）、ParNew收集器（年轻代）和Parallel Old收集器。
Throughput收集器通常特指Parallel Scavenge收集器
可以把ParNew收集器和Parallel Old收集器认为是Serial的并行版本。老年代采用标记-压缩，年轻代采用复制算法。
主要关注应用的吞吐量
Stop-The-World

• CMS

Mostly-Concurrent收集器，也称为并发标记清除收集器（Concurrent Mark-Sweep GC、CMS收集器）
老年代垃圾收集器，年轻代可以是Serial 或者 ParNew

CMS GC 和Parallel GC年轻代GC方法是相似的，不同的是老年代的GC方法。如上图所示，CMS老年代GC 分为四个阶段，分别是Initial-mark，Marking/Pre-cleaning, Remark, Concurren Sweeping。 其中Initial-mark和Remark阶段是stop-the-world。

优点：老年代垃圾收集停顿时间变短。
缺点：由于老年代采用清除算法，导致老年代堆内存碎片化；新生代停顿略微拉长；吞吐量比Parallel GC低，堆的大小有所增长，并且由于并发，垃圾收集还会占用应用的CPU时间。

总结

上面垃圾收集器各有各的优缺点，需要根据应用场景进行选择。为了满足相应场景下的各种性能指标以及尽可能充分利用系统资源，需要进行细致的调优。