7 种 JVM 垃圾收集器,看完我跪了。。

如果说收集算法是内存回收的方法论,那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。

Java虚拟机规范中对垃圾收集器应该如何实现并没有任何规定,因此不同的厂商、版本的虚拟机所提供的垃圾收集器都可能会有很大差别,并且一般都会提供参数供用户根据自己的应用特点和要求组合出各个年代所使用的收集器。

接下来讨论的收集器基于JDK1.7 Update 14 之后的HotSpot虚拟机(在此版本中正式提供了商用的G1收集器,之前G1仍处于实验状态),该虚拟机包含的所有收集器如下图所示:

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上图展示了7种作用于不同分代的收集器,如果两个收集器之间存在连线,就说明它们可以搭配使用。

虚拟机所处的区域,则表示它是属于新生代收集器还是老年代收集器。Hotspot实现了如此多的收集器,正是因为目前并无完美的收集器出现,只是选择对具体应用最适合的收集器。

相关概念

并行和并发

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。

吞吐量(Throughput)

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)。

假设虚拟机总共运行了100分钟,其中垃圾收集花掉1分钟,那吞吐量就是99%。

Minor GC 和 Full GC

新生代GC(Minor GC):指发生在新生代的垃圾收集动作,因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以Minor GC非常频繁,一般回收速度也比较快。具体原理见上一篇文章。

老年代GC(Major GC / Full GC):指发生在老年代的GC,出现了Major GC,经常会伴随至少一次的Minor GC(但非绝对的,在Parallel Scavenge收集器的收集策略里就有直接进行Major GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。

新生代收集器 Serial收集器

Serial(串行)收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器,它是采用复制算法的新生代收集器,曾经(JDK 1.3.1之前)是虚拟机新生代收集的唯一选择。

它是一个单线程收集器,只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作,更重要的是它在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直至Serial收集器收集结束为止(“Stop The World”)。

这项工作是由虚拟机在后台自动发起和自动完成的,在用户不可见的情况下把用户正常工作的线程全部停掉,这对很多应用来说是难以接收的。这篇推荐看下。

下图展示了Serial 收集器(老年代采用Serial Old收集器)的运行过程:

7 种 JVM 垃圾收集器,看完我跪了。。

为了消除或减少工作线程因内存回收而导致的停顿,HotSpot虚拟机开发团队在JDK 1.3之后的Java发展历程中研发出了各种其他的优秀收集器,这些将在稍后介绍。但是这些收集器的诞生并不意味着Serial收集器已经“老而无用”,实际上到现在为止,它依然是HotSpot虚拟机运行在Client模式下的默认的新生代收集器。

它也有着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相比),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更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不会很大,收集几十兆甚至一两百兆的新生代(仅仅是新生代使用的内存,桌面应用基本不会再大了),停顿时间完全可以控制在几十毫秒最多一百毫秒以内,只要不频繁发生,这点停顿时间可以接收。

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。

ParNew 收集器

ParNew收集器就是Serial收集器的多线程版本,它也是一个新生代收集器。除了使用多线程进行垃圾收集外,其余行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法(复制算法)、Stop The World、对象分配规则、回收策略等与Serial收集器完全相同,两者共用了相当多的代码。

ParNew收集器的工作过程如下图(老年代采用Serial Old收集器):

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