【理解HotSpot虛擬機器】GC垃圾收集器的對比分析
阿新 • • 發佈：2019-01-23
1 概述
目前，JVM中有四種類型的垃圾收集器。一開始接觸HotSpot的垃圾收集器，很容易被許多的名字混淆，《深入理解Java虛擬機器》中給每種垃圾收集起了名字（下表第二列），對應在HotSpot中的實現類（下表第三列）
| 型別 | 名稱 | jvm的實現類 | 代 |
|---|---|---|---|
| 1 序列垃圾收集器 | Serial收集器 | def new generation | 新生代 |
| 1 序列垃圾收集器 | Serial Old收集器 | tenured generation | 老年代 |
| 2 並行垃圾收集器 | ParNew收集器 | par new generation | 新生代 |
| 2 並行垃圾收集器 | Parallel Scavenge收集器 | PSYoungGen | 新生代 |
| 2 並行垃圾收集器 | Parallel Old收集器 | ParOldGen | 老年代 |
| 3 併發標記掃描垃圾收集器 | CMS收集器 | concurrent mark-sweep generation | 老年代 |
| 4 G1垃圾收集器 | G1收集器 | garbage-first heap | 均可 |
每種型別的垃圾收集器有它的特點，以及使用範圍，下面逐一介紹。
2 序列垃圾回收器
序列垃圾收集器GC示意圖
序列垃圾回收器有兩個：
- Serial收集器：新生代，複製演算法
- Serial Old收集器：老年代，標記-整理演算法
優點：
- 實現簡單
- 適用於簡單的命令列程式和Client模式
缺點：
- Stop the world 時間較長
3 並行垃圾收集器
並行垃圾收集器GC示意圖
並行垃圾回收器有三個：
- ParNew收集器：新生代，複製演算法，跟Serial收集器基本一樣，只是多執行緒版本，CMS收集器最佳搭配
- Parallel Scavenge收集器：新生代，複製演算法，基於吞吐量優化，具備自適應調節策略
- Parallel Old收集器：老年代，標記-整理演算法，基於吞吐量優化
優點：
- 在多CPU環境下，比Serial收集器要高效
- Parallel Scavenge收集器和Parallel Old收集器高效率利用CPU時間，適用於後臺運算，少互動情況
缺點：
- 仍存在Stop the world 時間較長問題，不能併發GC
4 併發標記掃描垃圾收集器
CMS收集器GC示意圖
CMS是基於最短停頓時間，應用於老年代，標記-清除演算法的收集器，包括4個步驟：
- 初始標記：僅標記GC Root能直接關聯到的物件
- 併發標記：進行GC Root Trancing
- 重新標記：修正併發標記期間，因使用者程式執行導致的標記變動的那部分物件的標記記錄
- 併發清除：清除物件
優點：
- 大部分時間可與使用者執行緒併發執行，停頓時間小
缺點：
- CMS收集器非常佔用CPU資源
- 無法處理在併發清除期間新出現的垃圾（浮動垃圾）
- 基於標記-清除演算法，會產生許多碎片
5 G1垃圾收集器
G1收集器GC示意圖
G1的垃圾收集過程與CMS十分相似。主要不同在於G1將整個Java堆劃分為多個大小相等的獨立區域（Region），新生代和老年代不再是物理上連續的，而是邏輯上連續的。
優點：
- 同時實現了並行與併發，並行指多個執行緒同時進行。併發指能與使用者執行緒同時進行
- 空間整合：整體看是“標記-整理“演算法，區域性看是“複製“演算法
- 可預測停頓時間
缺點：
- 實現複雜
6 總結
新生代、老年代的垃圾收集器有許多，常見的搭配有一下四種：
| JVM引數 | 新生代 | 老年代 |
|---|---|---|
| -XX:+UseSerialGC | Serial | Serial Old |
| -XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC | Parallel Scavenge | Parallel Old |
| -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC | ParNew | CMS |
| -XX:+UseG1GC | G1 | G1 |
7 參考
《深入理解Java虛擬機器》——周志明