Java GC 垃圾回收器的类型小结

阅读了java paper的垃圾回收器类型文章，在此做一个小结，文章部分翻译自java paper gc collector，部分自己做的总结，图片来自网络，在此仅用作理解表达之用。

一、JVM GC 垃圾回收器类型

JVM的垃圾回收器大致分为四种类型：

（图片来自网络）

1、串行垃圾回收器  Serial Garbage Collector

串行垃圾回收器在进行垃圾回收时，它会持有所有应用程序的线程，冻结所有应用程序线程，使用单个垃圾回收线程来进行垃圾回收工作。

串行垃圾回收器是为单线程环境而设计的，如果你的程序不需要多线程，启动串行垃圾回收。（一般是command line程序）

使用方法：-XX:+UseSerialGC

Ps：在jdk client模式，不指定VM参数，默认是串行垃圾回收器

（图片来自网络）

2、并行垃圾回收器  Parallel Garbage Collector

并行垃圾回收器在进行垃圾回收时，同样会持有所有应用程序的线程，并冻结所有应用程序线程，来进行垃圾回收工作。

唯一和串行垃圾回收器不同的是，并行垃圾回收器是使用多线程来进行垃圾回收工作的。

jdk client模式下使用串行垃圾回收器。

（图片来自网络）

3、并发标记扫描垃圾回收器 CMS Garbage Collector

Concurrent Mark Sweep (CMS)垃圾回收器使用并发标记算法，使用多线程来扫描heap memory来标记实例，然后清理被标记过的实例。

CMS垃圾回收器有时候会Hold所有的应用程序线程，但有时候只会Hold部分应用程序线程。

什么时候会暂停所有应用程序线程？

1、在老年代中，当标记被引用的对象时

2、如果正在垃圾回收时，并行的改变在heap memory发生了。

相比前两个垃圾回收器来说，CMS一定程度上缩短了应用程序GC时暂停的时间。

相比并行垃圾回收，CMS收集器使用更多的CPU来换取更多的应用程序吞吐量。

但是CMS进行恢复内存后的内存空间压缩整理时，会Stop the world。

如果能分配更多的CPU给垃圾回收器，那么CMS会是一个比并行垃圾回收更好的选择。

XX:+USeParNewGC

（图片来自网络）

4、G1垃圾回收器  G1 Garbage Collector

G1垃圾回收器是用在heap memory很大的情况下，把heap划分为很多很多的region块，然后并行的对其进行垃圾回收。

G1垃圾回收器在清除实例所占用的内存空间后，还会做内存压缩。

G1垃圾回收器回收region的时候基本不会STW，而是基于 most garbage优先回收 的策略来对region进行垃圾回收的。

–XX:+UseG1GC

java8中，使用-XX:+UseStringDeduplication

This optimizes the heap memory by removing duplicate String values to a single char[] array

这个优化会优化冗余的string为一个char数组。

（图片来自网络）

二、四种垃圾回收器的选用决定因素：

1、应用程序的场景

3、吞吐量的需求

串行垃圾回收是最简单的也是效率最低的，如果只是控制台的单线程程序，简单任务，并且机器配置不高，推荐使用。

并行垃圾回收器是64bit server默认的垃圾回收器，一般我们工作和生产上默认不配置，都是并行垃圾回收。对于一般的不要求吞吐的应用，并且硬件资源不是太充足的情况下，并行垃圾回收器差不多能满足需求。

CMS垃圾回收器是对并行垃圾回收器的一个优化，它以CPU和系统资源为代价，换取GC的延迟。不会一GC就STW，而是根据情况STW。一定程度上是资源换取速度。

G1垃圾回收器是针对于大heap的垃圾回收器，如果heap分配的足够大，分的region的优先级回收策略会优先清理垃圾多的region.并且减少了内存空间碎片，分配大对象时不会因为无法找到连续内存空间而提前触发下一次GC。

三、配置

GC Optimization Options

Parallel GC 并行垃圾回收策略举例：

java -Xmx3800m -Xms3800m -Xmn2g -Xss128k -XX:+UseParallelGC -XX:ParallelGCThreads=20-XX:+UseParallelOldGC MaxGCPauseMillis=100-XX:MaxGCPauseMillis=100

CMS GC 并发标记清楚垃圾回收策略举例：

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k-XX:ParallelGCThreads=20 
-XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection

Eg：

java -Xmx12m -Xms3m -Xmn1m -XX:PermSize=20m -XX:MaxPermSize=20m -XX:+UseSerialGC -jar java-application.jar

更多详细配置，请参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4080505a0101i6cr.html

四、查看垃圾回收器

我们知道jvm分client 和 server模式。

如果启动jvm不指定模式，jdk会根据当前的操作系统配置来启动不同模式的jvm。

默认64bit操作系统下都会是server模式的jvm。

java -XX: +PrintCommandLineFlags -version

-XX:MaxHeapSize=1073741824 -XX:ParallelGCThreads=85
-XX: +PrintCommandLineFlags -XX: +UseParallelGC
java version "1.6.0_14"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.6.0_14-b07)
Java HotSpot(TM) Server VM (build 14.0-b15, mixed mode)

For J2SE 5.0, the definition of a server-class machine is one with at least 2 CPUs and at least 2GB of physical memory.

对于jdk5，区分是否是server还是client jvm模式，至少2个CPU和2GB的物理内存。

Legend:   X = default VM      — = client VM not provided for this platform

五、总结：

垃圾回收器目前分为四种类型, 串行，并行，并发标记，G1。

小数据量和小型应用，使用串行垃圾回收器即可。

对于对响应时间无特殊要求的，可以使用并行垃圾回收器和并发标记垃圾回收器。（中大型应用）

对于heap可以分配很大的中大型应用，使用G1垃圾回收器比较好，进一步优化和减少了GC暂停时间。

没有银弹，针对不同的场景，选用不同的垃圾回收器。

参考文献：

http://javapapers.com/java/types-of-java-garbage-collectors/

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4080505a0101i6cr.html

http://www.techpaste.com/2012/02/20/default-jvm-settings-gc-jit-java-heap-sizes-xms-xmx-operating-systems/#more-3569

http://docs.oracle.com/javase/1.5.0/docs/guide/vm/server-class.html

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