新生代可用的GC策略

首先介紹一種Stop-The-World（STW）：Java中一種全域性暫停的現象，全域性停頓，所有Java程式碼停止，native程式碼可以執行，但是不能和JVM互動。這個過程多半由於GC引起，包括：（1）Dump執行緒；（2）死鎖檢查；（3）堆Dump。

序列GC（Serial Copying）

複製（Copying）清理演算法

A、 掃描年輕代中所有存活的物件；

B、 使用Minor GC進行垃圾回收，同時將存活物件儲存到“S0”或者“S1”區；

C、 在上一次Minor GC的基礎上進行“S0”和“S1”的角色互換

D、 經歷過多次Minor GC依然存活的物件晉升到老年代

並行回收GC（Parallel Scavenge）

  複製（Copying）清理演算法

操作步驟：在序列演算法的掃描和複製時均採用多執行緒處理方式，並行回收GC為空間較大的年輕代提供了許多優化。

優勢：在多CPU的機器上其耗時會比序列GC短，適合多CPU且對暫停時間要求較短的應用。

劣勢：在年輕代使用並行GC處理的時候回產生一個STW的暫停，在進行物件回收的時候其他的執行緒會被暫時性掛起，來保證垃圾回收的徹底

圖一：序列回收和並行回收

並行GC（ParNew）

複製（Copying）清理演算法

並行GC（ParNew）必須結合老年代“CMSGC”一起使用，因為在年輕代如果發生了“Minor GC”時，老年代也需要使用“CMS GC”同時處理。

CMS（Concurrent Mark-Sweep）是以犧牲吞吐量為代價來獲得最短回收的垃圾回收器，對於要求伺服器響應速度的應用上，這種垃圾回收器非常合適。

老年代可用GC策略

序列GC（Serial MSC）

標記-清除-壓縮

A、 掃描老年代中還存活的物件，並且對這些物件進行標記；

B、 遍歷整個老年代的記憶體空間，回收所有未標記的物件記憶體；

C、 將所有存活物件集中在一端，而後將所有回收物件的記憶體空間變為一塊連續的記憶體空間

優缺點：序列執行的過程為單執行緒，需要暫停應用並耗時較長。

並行GC（Parallel MSC）

演算法標記-壓縮

A、 將老年代的記憶體空間按照執行緒個數劃分為若干子區域；

B、 多個執行緒並行對各自子區域內的存活物件進行標記；

C、 多個執行緒並行清理所有未標記的物件；

D、 多個執行緒並行將多個存活物件整理在一起，並將所有被回收的物件空間整合為一體；

優缺點：多個執行緒同時進行垃圾回收可以縮短應用的暫停時間，但是由於老年代的空間一般較大，所有掃描和標記存活物件上需要花費的時間依然較長。

併發GC（CMS）

演算法標記-清除

A、 初始標記（STWInitial Mark）：虛擬機器暫停正在執行的任務（STW），有根物件掃描出所有關聯物件並做出標記。此過程只會導致短暫的JVM暫停。

B、 併發標記（ConcurrentMarking）：恢復所有暫停的執行緒物件並且對之前標記過的物件進行掃描，取得所有和標記物件相關聯的物件。

C、 併發預處理（ConcurrentPrecleaning）：查詢所有併發標記階段新進入老年代的物件（一些物件可能從新生代晉升到老年代，或者一些物件被分配到了老年代），通過重新掃描減少下一階段的工作；

D、 重新標記（STWRemark）：此階段會暫停虛擬機器，對在“併發標記”階段被改變的引用或者新建立的物件進行標記。

E、 併發清理（ConcurrentSweeping）：恢復所有暫停的應用執行緒，對所有未標記的垃圾物件進行清理，並且儘量將已回收物件的空間重新拼湊成一個整體，在此階段收集器執行緒和應用執行緒併發執行。

F、  併發重置（ConcurrentReset）：重置CMS收集器的資料結構，等待下一次的垃圾回收。

優缺點：只有在第一次和重新標記階段才會停止整個應用，這樣對應用程式的影響非常小。缺點是併發標記和回收執行緒會與應用執行緒搶佔CPU資源，並且沒有進行壓縮，容易產生記憶體碎片。

圖二：序列GC和CMS

GC選擇策略

圖三：GC的選擇策略

以上策略的缺點：都需要掃描全部子記憶體。