1.前言
垃圾收集器是前一章垃圾收集算法理论知识的具体实现了，不同虚拟机所提供的垃圾收集器可能会有很大差别，另外我们必须提前说明一个道理：没有最好的垃圾收集器，更加没有万能的收集器，只能选择对具体应用最合适的收集器。这也是HotSpot为什么要实现这么多收集器的原因，下面我们以HotSpot为例讲解。在写之前，先介绍几个概念。
1.1.并行和并发的区别
这个区别之前在你专门的一节介绍过，这里再重点提一下：这两个名词都是并发编程中的概念，在谈论垃圾收集器的上下文语境中，可以这么理解这两个名词：
1、并行Parallel
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。
2、并发Concurrent
指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但并不一定是并行的，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于另一个CPU上。
1.2.Minor GC和Full GC的区别
- 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（存活率不高），所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。
- 老年代GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的垃圾收集动作，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。
1.3.吞吐量
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）。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%。
2.垃圾收集器组合
下面一张图是HotSpot虚拟机包含的所有收集器：
（A）：图中展示了7种不同分代的收集器：
Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1；
（B）：而它们所处区域，则表明其是属于新生代收集器还是老年代收集器：
新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge；
老年代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS；
整堆收集器：G1；
（C）：两个收集器间有连线，表明它们可以搭配使用：
Serial/Serial Old、Serial/CMS、ParNew/Serial Old、ParNew/CMS、Parallel Scavenge/Serial Old、Parallel Scavenge/Parallel Old、G1；
（D）：其中Serial Old作为CMS出现"Concurrent Mode Failure"失败的后备预案（后面介绍）；
2.1 Serial收集器
- 特性:
最基本、发展历史最久的收集器，采用复制算法的单线程收集器，单线程一方面意味着它只会使用一个CPU或一条线程去完成垃圾收集工作，另一方面也意味着在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束为止，这个过程也称为 Stop The world。后者意味着，在用户不可见的情况下要把用户正常工作的线程全部停掉，这显然对很多应用是难以接受的。 - 应用场景：
Serial收集器依然是虚拟机运行在Client模式下的默认新生代收集器。 在用户的桌面应用场景中，可用内存一般不大（几十M至一两百M），可以在较短时间内完成垃圾收集（几十MS至一百多MS）,只要不频繁发生，这是可以接受的 - 优势：
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最高的单线程收集效率。比如在用户的桌面应用场景中，可用内存一般不大（几十M至一两百M），可以在较短时间内完成垃圾收集（几十MS至一百多MS）,只要不频繁发生，这是可以接受的。
Stop TheWorld 说明：
GC在后台自动发起和自动完成的，在用户不可见的情况下，把用户正常的工作线程全部停掉，即GC停顿，会带给用户不良的体验；
从JDK1.3到现在，从Serial收集器-》Parallel收集器-》CMS-》G1，用户线程停顿时间不断缩短，但仍然无法完全消除；
设置参数
"-XX:+UseSerialGC"：添加该参数来显式的使用串行垃圾收集器；
Serial/Serial Old组合收集器运行示意图如下：
2.2 ParNew收集器
- 特性:
ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集外，其余行为和Serial收集器完全一样，包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The world、对象分配规则、回收策略等都一样。在实现上也共用了相当多的代码。
- 应用场景：
ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器。很重要的原因是：除了Serial收集器之外，目前只有它能与CMS收集器配合工作（看图）。在JDK1.5时期，HotSpot推出了一款几乎可以认为具有划时代意义的垃圾收集器-----CMS收集器，这款收集器是HotSpot虚拟机中第一款真正意义上的并发收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工作。 - 优势：
在单CPU中的环境中，不会比Serail收集器有更好的效果，因为存在线程交互开销，甚至由于线程交互的开销，该收集器在两个CPU的环境中都不能百分百保证可以超越Serial收集器。当然，随着可用CPU数量的增加，它对于GC时系统资源的有效利用还是很有好处的，它默认开启的收集线程数与CPU数量相同。
设置参数：
"-XX:+UseConcMarkSweepGC"：指定使用CMS后，会默认使用ParNew作为新生代收集器；
"-XX:+UseParNewGC"：强制指定使用ParNew；
"-XX:ParallelGCThreads"：指定垃圾收集的线程数量，ParNew默认开启的收集线程与CPU的数量相同；
ParNew/Serial Old组合收集器运行示意图如下：
2.3 Parallel Scavenge 收集器
- 特性:
Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，也是并行的多线程收集器。
- 对比分析：
- Parallel Scavenge收集器 VS CMS等收集器：
Parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量（Throughput）。
由于与吞吐量关系密切，Parallel Scavenge收集器也经常称为“吞吐量优先”收集器。 - Parallel Scavenge收集器 VS ParNew收集器：
Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别是它具有自适应调节策略。
- Parallel Scavenge收集器 VS CMS等收集器：
- 应用场景：
Parallel Scavenge收集器是虚拟机运行在Server模式下的默认垃圾收集器。
停顿时间短适合需要与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验；高吞吐量则可以高效率利用CPU时间，尽快完成运算任务，主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。
该收集器以高吞吐量为目标，就是减少垃圾收集时间，从而让用户代码获得更长的运行时间。所以适合那些运行在多个CPU上，并且专注于后台计算的应用程序，例如：执行批量处理任务、订单处理，工资支付，科学计算等。
设置参数：
虚拟机提供了-XX:MaxGCPauseMillis和-XX:GCTimeRatio两个参数来精确控制最大垃圾收集停顿时间和吞吐量大小。不过不要以为前者越小越好，GC停顿时间的缩短是以牺牲吞吐量和新生代空间换取的。
"-XX:+MaxGCPauseMillis"：控制最大垃圾收集停顿时间，大于0的毫秒数；这个参数设置的越小，停顿时间可能会缩短，但也会导致吞吐量下降，导致垃圾收集发生得更频繁。
"-XX:GCTimeRatio"：设置垃圾收集时间占总时间的比率，0<n<100的整数，就相当于设置吞吐量的大小。
垃圾收集执行时间占应用程序执行时间的比例的计算方法是：
1 / (1 + n)
例如，选项-XX:GCTimeRatio=19，设置了垃圾收集时间占总时间的5%--1/(1+19)；
默认值是1%--1/(1+99)，即n=99；
垃圾收集所花费的时间是年轻一代和老年代收集的总时间；
GC自适应的调节策略：
Parallel Scavenge收集器有一个参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy。当这个参数打开之后，就不需要手工指定新生代的大小、Eden与Survivor区的比例、晋升老年代对象年龄等细节参数了，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或者最大的吞吐量，这种调节方式称为GC自适应的调节策略（GC Ergonomics）。如果对于垃圾收集器运作原理不太了解，以至于在优化比较困难的时候，使用Parallel收集器配合自适应调节策略，把内存管理的调优任务交给虚拟机去完成将是一个不错的选择。