GC垃圾收集器

垃圾收集器

　　简介:

　　　　在JVM中，实现了多种垃圾收集器，包括：串行垃圾收集器，并行垃圾收集器，CMS（并发）垃圾收集器，G1垃圾收集器；

　　1.串行垃圾收集器

　　　　只有一个线程在进行垃圾回收，其他线程都要停止(STW),不适合用在交互性较高的应用当中通过设置VM Options参数制定我们采用串行垃圾收集器，并且打印垃圾收集信息

　　　　模拟实战代码如下:

public class GCTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Object> objList = new ArrayList<>();
        while (true) {
            //延迟时间
            int sleep = new Random().nextInt(100);
            //当时间戳为偶数情况下，将集合数据清空
            if (System.currentTimeMillis() % 2 == 0) {
                objList.clear();
            } else {
                for (int i = 0; i <10000; i++) {
                    objList.add(i,"value_"+i);
                }
                Thread.sleep(sleep);
            }
        }
    }

　　点击进去

　　　在VM options中添加如下代码: 

　　　　-XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

　　　　解析:

　　　　　　-XX:+UseSerialGC

　　　　　　　　指定年轻代和老年代都是用串行垃圾收集器

　　　　　　-XX:+PrintGCDetails

　　　　　　　　打印垃圾回收的详细信息

　　　　　　-Xms16m -Xmx16m

　　　　　　　　将堆的初始和最大内存都设置为16M

　　效果如下:

　　　　GC日志信息解读：

　　　　　　年轻代的内存GC前后的大小：

　　　　　　　　DefNew：表示使用的是串行垃圾收集器

　　　　　　　　4416K->512K(4928K)：表示年轻代GC前，占有4416K内存，GC后，占有512K内存，总大小4928K

　　　　　　　　0.0040300 secs：表示GC所用的时间，单位为毫秒

　　　　　　　　9962K->7977K(15872K)：表示GC前，堆内存占有9962K;GC后，占有7977K，总大小为15872K

　　　　　　　　Full GC：表示，内存空间全部进行GC

　　2.并行垃圾收集器

　　　　多个线程进行垃圾回收，导致STW，缩短垃圾清理时间
　　　　1.ParNew垃圾收集器
　　　　　　工作在年轻代，通过-XX:UseParNewGC
　　　　　     直接修改VM options中的如下代码:

 　　效果如下:

　　可以看出ParNew：使用的是ParNew收集器。其他信息和串行收集器一致;我们可以对比一下可以发现并行比串行速度要快一些

　　　　2.ParallelGC垃圾收集器
　　　　　　与ParNew垃圾收集器机制相同，都是通过多个线程同时进行垃圾收集，同样会导致应用程序STW，可以通过参数设置提高程序吞吐量设置程序VM Options参数制定年轻代和年老代都是ParallelGC，并且设置垃圾收集停顿时间最大为100ms（年轻代和年老代默认使用该GC）
　　　　　　-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

　　　　参数说明：

　　　　　　　　-XX:+UseParallelGC

　　　　　　　　　　年轻代使用ParallelGC垃圾回收期，老年代使用串行回收器；

　　　　　　　　-XX:+UseParallelOldGC

　　　　　　　　　　年轻代使用ParallelGC垃圾回收期，老年代使用ParallelOldGC垃圾回收器；

　　　　　　　　-XX:MaxGCPauseMillis

　　　　　　　　　　设置最大的垃圾收集时的停顿时间，单位为毫秒；

　　　　　　　　　　需要注意的是，ParallelGC为了达到设置的停顿时间，可能会调整堆大小或其他的参数，如果堆的大小设置的较小，就会导致GC工作变得很频繁，反而可能会影响性能；

　　　　　　　　　　带参数使用需谨慎；

　　　　　　　　-XX:GCTimeRatio

　　　　　　　　　　设置垃圾回收时间啊占程序运行时间的百分比，公式为1/(1+n)；

　　　　　　　　　　它的值为0~100之间的数字，默认值为99，也就是垃圾回收时间不能超过1%；

　　　　　　　　-XX：UseAdptiveSizePolicy

　　　　　　　　　　自适应GC模式，垃圾回收器将自动调整年轻代，老年代等参数，达到吞吐量，堆大小，停顿时间之间的平衡；

　　　　　　　　　　一般用于，手动调整参数比较困难的场景，让收集器自动进行调整；

　　　　效果如下:

 　　　　如上信息可以看出，年轻代和老年代都使用了ParallelGC垃圾回收器;

　　　　3.CMS垃圾收集器

　　　　　　串行和并行在进行垃圾收集时都会导致应用线程的停止，CMS可以同应用程序同步执行，该收集器是针对老年代，使用标记清除法进行垃圾回收
　　　　　　1.只有标记阶段会导致应用程序停止，然后其他阶段都是与应用程序并行

　　　　　　

　　　　　　初始化标记（CMS-inital-mark）：标记root，会导致stw;

　　　　　　并发标记（CMS-concurrent-mark）：与用户线程同时运行；

　　　　　　预清理（CMS-concurrent-preclean）：与用户线程同时运行；

　　　　　　重新标记（CMS-remark）：会导致stw；

　　　　　　并发清除（CMS-concurrent-sweep）：与用户线程同时运行；

　　　　　　调整堆大小：设置CMS在清理之后进行内存压缩，目的是清理内存中的碎片；

　　　　　　并发重置状态等待下次CMS的触发（CMS-concurrent-reset）:与用户线程同时运行；

　　　　实战测试:　　　　

　　　　　　-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

　　　　效果如下:

 　　优点及缺点：

　　　　CMS主要优点：

　　　　　　并发收集；

　　　　　　低停顿；

　　　　CMS主要缺点：

　　　　　　对CPU资源敏感；

　　　　　　无法处理浮动垃圾；

　　　　　　它使用的回收算法“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生；

　　　　4.G1垃圾收集器

　　　　　　将原有的内存模型划分成了每一个区域，包含Eden区，还包含S区，还包含O区，以及H区，其中H区存放短暂的占用空间50%以上的大对象

　　　　在G1划分的区域中，年轻代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域，完成了清理工作；

　　　　这意味着，在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩（至少是部分对的压缩），这样也就不会有cms内存碎片问题的存在了；

　　　　在G1中，有一中特殊的区域，叫Humongous区域：

　　　　　　1.如果一个对象占用的空间超过了分区容量50%以上，G1收集器就认为这是一个巨型对象；

　　　　　　2.这些巨型对象，默认直接会被分配在老年代，但是如果它是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响；

　　　　　　3.为了解决这个问题，G1划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动Full GC;

　　　　YoungGC回收：

　　　　　　1.专门回收Eden区的数据，当Eden区内存满了的情况下，会进行垃圾回收，Eden区的数据存活的对象会转移到Survivor区域，如果Survivor区域内存太小，那么Eden区就会将这个数据提升到Old区当中
　　　　　　2.当suvivor区域满了会将数据转移到Old区
　　　　　　3.Rset：记录引用地址，方便于快速定位，节省资源
　　　　　　在垃圾回收的时候，我们需要定位到根对象，找根对象的引用关系，之前没有G1时，我们进行内存对象的全部扫描，G1提供一个Rset
　　　　　　Rset专门存储引用的对象的位置，在哪一个区域，在哪一个Card当中
　　　　　　G1垃圾收集器会将每一块Region分为若干个Card，每一个Card默认大小为512KB

　　　　MixedGC：

　　　　　　当越来越多的数据晋升到Old区域当中的情况下， 为了避免内存不足的情况，JVM虚拟机会启用MiexdGC，进行混合数据的回收，包含YongGC以及部分OldGC
　　　　　　当老年代数据占用堆内存整体45%的时候会触发，可以通过 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n进行设置
　　　　　　MixedGC回收的两个部分：
　　　　　　　　1.全局标记
　　　　　　　　　　初始化标记
　　　　　　　　　　根节点扫描
　　　　　　　　　　全局标记
　　　　　　　　　　重新标记
　　　　　　　　　　清除垃圾：并不是真正清除，而是恢复状态
　　　　　　　　2.对象拷贝阶段
　　　　　　　　　　将要回收的区域的存活对象复制到另外一个Region当中，然后进行垃圾清理
　　　　　　　　　　G1参数：设置启用G1 设置暂停时间 设置堆内存大小
　　　　　　　　　　-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=100 -XX:+PrintGCDetails -Xmx32m

　　　　　　　　效果如下:

　　　　　　　　优化建议：
　　　　　　　　　　1.不要设置年轻代内存大小
　　　　　　　　　　2.暂停时间不要太苛刻