JVM笔记（一）java内存区域与内存溢出以及对象的创建、布局和定位
JVM笔记（二）对象的生死与java的四大引用
JVM笔记（三）垃圾收集算法以及HotSpot的算法实现(安全点、记忆集与卡表、写屏障、三色标记等)
JVM笔记（五）类加载机制、类加载器和双亲委派机制

垃圾收集器

一、 Serial （新生代）

1.单线程（收集期间需要暂停其他所有线程）

2.客户端模式下的默认收集器，也是很好的选择

优点：

1.简单高效（与其他收集器的单线程相比）

2.内存资源受限时，额外内存消耗最小

3.因为没有线程交互的开销，因此可获得最高的单线程效率

在这里插入图片描述

二、 ParNew（新生代）

是Serial的多线程版本。

多线程并行收集，其余与Serial相同

多线程并行收集（用户进程需等待）
目前唯一一个能与CMS收集器配合工作

使用-XX:+UseConcMarkSweepGC参数，使用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合，此时ParNew是新生代的默认收集器
默认开启的收集线程数与处理器核心数相同。

可以使用-XX:ParallelGCThreads参数限制线程数

对垃圾收集时系统资源的高效利用很有好处。

在这里插入图片描述

JDK9后取消的组合：

ParNew+CMS(未被取消，但不推荐作为服务端模式下的收集器组合)
ParNew+Serial Old
Serial+CMS

因此只有ParNew和CMS可以组合，也可以理解为ParNew并入了CMS

三、 Parallel Scanvenge（新生代）

1.基于标记-复制

2.并行收集

3.关注吞吐量 $用户代码时间/(用户代码时间+垃圾收集时间)$

适合在后台运算而不需要太多交互的任务

四、 Parallel Old（老年代）

Parallel Scavenge的老年代版本

多线程并发收集
基于标记整理
注重吞吐量（Parallel Scanvenge + Parallel Old)

在这里插入图片描述

五、 Serial Old(老年代)

Serial的老年代版本

1.单线程

2.标记整理

3.同Serial供客户端模式使用

4.作为CMS收集器失败时的后备预案

工作过程图参考一、 Serial收集器

六、 CMS（老年代）

关注停顿时间—> B/S等服务端模式中给用户给拱良好的交互体验

运作过程

1.初始标记（Initial Mark）

2.并发标记（Concurrent Mark）

3.重新标记（Remark）

4.并发清除（Concurrent Sweep）

1.初始标记：标记与GCRoots直接关联的对象，速度快

2.并发标记：从GCRoots直接关联的对象开始遍历整个对象图，不暂停用户线程，可与GC线程并发运行，耗时长

3.重新标记：修正并发标记期间因用户线程导致标记产生变动的对象

4.并发清除：删除掉被标记死亡的对象，可与用户程序并发运行

在这里插入图片描述

缺点

对CPU资源敏感

CMS默认启动的回收线程数是**（cpu数量+3）/4**。所以CPU数量少会导致用户程序执行速度降低较多。
无法处理浮动垃圾

两个并发阶段因为用户程序仍要执行，因此会产生新的垃圾对象，而这些对象因出现在标记后，只能在下一次GC时回收，这些就是浮动垃圾。
- CMS不能等到老年代对象满了才触发。
- 参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：设置CMS触发的阈值，在jdk1.6中CMS默认启动阈值提升到了92%。
- -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly ：默认false，如果不使用，则只会使用一次上面设置的阈值，后面会自动调整；如果使用，则始终使用设定的阈值。
可以将这两个参数搭配使用：

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70 -XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly=true
- CMS运行期间预留的内存无法满足程序的需要时，会出现”Concurrent Mode Failure“,然后会临时启用Serial Old收集器进行老年代的垃圾收集，这样停顿时间就很长了，所以参数值设置太高容易导致大量”Concurrent Mode Failure“。
需要注意的是：

intx CMSInitiatingOccupancyFraction = -1 {product}

该参数的值在jdk1.8中默认值为-1，而92%的计算方式如下：
```
    void ConcurrentMarkSweepGeneration::init_initiating_occupancy(intx io, uintx tr) {
      assert(io <= 100 && tr <= 100, "Check the arguments");
      if (io >= 0) {
        _initiating_occupancy = (double)io / 100.0;
      } else {
        _initiating_occupancy = ((100 - MinHeapFreeRatio) +
                                 (double)(tr * MinHeapFreeRatio) / 100.0)
                                / 100.0;
      }
    }
```
1. 如果参数值大于等于0，则就按该百分比作为参数
2. 如果小于0，则根据MinHeapFreeRatio和tr按上面公式计算，MinHeapFreeRatio是堆大小达到这个该百分比时会缩小堆（-Xms=-Xmx时无效），tr即CMSTriggerRatio，查看可知这两个参数的默认值为：
```
uintx MinHeapFreeRatio             = 40                           {manageable}
uintx CMSTriggerRatio               = 80                           {product}
```
  因此得出的触发CMS的百分比为：((100-40)+(80*40)/100)/100=0.92=92%
存在空间碎片，因为基于标记-清除算法
- -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ：FullGC时进行碎片整理，独占无法并发，会使停顿时间变长，JDK9开始废弃
- -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction 设置经过几次FullGC后进行碎片整理

总结

CMS触发阈值不能太大，否则会造成并发失效，也不能太小，会造成频繁触发CMS，而CMS的初始标记和重新标记（耗时长）会造成Stop The World，增大停顿时间，可设置为70

七、 Garbage First(G1)

1.面向服务端（JDK9开始作为服务器模式下的默认垃圾收集器，CMS则被Deprecate）

2.面向堆内存任何部分来组成回收集（CSet），衡量的标准变为哪块内存中存放的垃圾数量最多，回收收益最大

G1将堆分为大小相等的独立区域（Region），每个region都可以扮演eden、survivor和老年代，收集器能够针对不同角色的region采取不同的策略区处理，region是单次回收的最小单元，即每次回收的内存空间都是region的整数倍
Region中的Humongous（当做老年代看待）区域用于存储大对象，只要超过一个region容量一半的对象都可以称为大对象

参数-XX:G1HeapRegionSize参数可以指定每个region大小，范围：1M~32M间的2的幂次数

超过整个region的超大对象被放于连续的Homongous中
G1按照各个region垃圾的价值（即回收获得的空间与所需时间的经验值），维护一个优先级列表，依据用户设置的停顿时间优先回收价值大的region

几个问题

G1使用记忆集避免整堆扫描
并发标记阶段保证收集线程和用户线程互不干扰的方式：

G1通过原始快照方式保证用户线程改变引用关系时，原本的对象图结构不被破坏，保证标记的正确性。参考上文4.6（原始快照）
- G1为每个region设计了两个TAMS（Top At Mark Start）指针
- 划分一部分空间用于并发回收时产生的新对象的分配
- 新对象地址必须在两个指针位置以上
- G1默认在该地址以上的对象是存活的
- 当分配对象的速度超过回收速度时，冻结用户线程，产生Full GC

运行过程

初始标记

标记GCRoots直接关联的对象，修改TAMS指针值，让下个阶段用户进程并发运行时，能够在可用的region中分配新对象。同前面一样，需要STW，但耗时很短，且是借助MinorGC时同步完成，因此G1在该阶段不需要额外的停顿。
并发标记

从GCRoots直接关联的对象对对象图做可达性分析，找出回收对象，耗时长。

可与用户进程并发执行，扫描完成后，需重新处理SATB（原始快照）记录下的并发时引用变动的对象。
最终标记

对用户线程作另一个短暂暂停，用于处理并发阶段结束后遗留下的少量SATB记录。
筛选回收
- 更新region的统计数据
- 对所有region按照回收价值和成本排序
- 根据用户设定的停顿时间制定回收计划
- 自由选择多个region作为回收集，将决定回收的region的存活对象复制到另一个空的region，再清理整个旧region
- 需暂停用户进程，可多条收集器并行执行。
更新->排序->制定回收计划->选择回收集->复制清理(并行、STW)

除了并发标记，都需要停止用户进程。