本文主要內(nèi)容：

• 堆的回顧
• 串行收集器
• 并行收集器
• CMS收集器

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零、堆的回顧：

新生代中的98%對(duì)象都是“朝生夕死”的，所以并不需要按照1:1的比例來劃分內(nèi)存空間，而是將內(nèi)存分為一塊比較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。當(dāng)回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活著的對(duì)象一次性地復(fù)制到另外一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是說，每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個(gè)新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的空間會(huì)被浪費(fèi)。

當(dāng)然，98%的對(duì)象可回收只是一般場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)，我們沒有辦法保證每次回收都只有不多于10%的對(duì)象存活，當(dāng)Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴于老年代進(jìn)行分配擔(dān)保，所以大對(duì)象直接進(jìn)入老年代。

堆的結(jié)構(gòu)如下圖所示：

垃圾收集器：

如果說收集算法時(shí)內(nèi)存回收的方法論，那么垃圾收集器就是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)。

雖然我們?cè)趯?duì)各種收集器進(jìn)行比較，但并非為了挑出一個(gè)最好的收集器。因?yàn)橹钡浆F(xiàn)在位置還沒有最好的收集器出現(xiàn)，更加沒有萬能的收集器，所以我們選擇的只是對(duì)具體應(yīng)用最合適的收集器。

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一、串行收集器：Serial收集器

• 最古老，最穩(wěn)定
• 簡(jiǎn)單而高效
• 可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓
• -XX:+UseSerialGC

　　　　新生代、老年代都會(huì)使用串行回收

　　　　　　新生代復(fù)制算法

　　　　老年代標(biāo)記-整理

總結(jié)：Serial收集器對(duì)于運(yùn)行在Client模式下的虛擬機(jī)來說是一個(gè)很好的選擇。

這個(gè)收集器是一個(gè)單線程的收集器，但它的單線程的意義并不僅僅說明它只會(huì)使用一個(gè)CPU或一條收集線程去完成垃圾收集工作，更重要的是在它進(jìn)行垃圾收集時(shí)，必須暫停其他所有的工作線程，直到它收集結(jié)束。收集器的運(yùn)行過程如下圖所示：

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二、并行收集器：

1、ParNew收集器：

• ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器新生代的并行版本。
• 多線程，需要多核支持。
• -XX:+UseParNewGC

　　　　新生代并行

　　　　老年代串行

• -XX:ParallelGCThreads 限制線程數(shù)量

2、Parallel Scanvenge收集器：

• 類似ParNew，但更加關(guān)注吞吐量
• -XX:+UseParallelGC? 使用Parallel Scanvenge收集器：新生代并行，老年代串行

3、Parallel Old收集器：

• Parallel Old收集器是Parallel Scanvenge收集器的老年代版本
• -XX:+UseParallelGC? 使用Parallel Old收集器：新生代并行，老年代并行

如下圖所示：

各種參數(shù)設(shè)置：

• -XX:MaxGCPauseMills

　　　　最大停頓時(shí)間，單位毫秒

　　　　GC盡力保證回收時(shí)間不超過設(shè)定值

• -XX:GCTimeRatio

　　　　0-100的取值范圍

　　　　垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比

　　　　默認(rèn)99，即最大允許1%時(shí)間做GC

注：這兩個(gè)參數(shù)是矛盾的。因?yàn)?span style="margin:0px; padding:0px; color:rgb(0,0,255)">停頓時(shí)間和吞吐量不可能同時(shí)調(diào)優(yōu)。我們一方買希望停頓時(shí)間少，另外一方面希望吞吐量高，其實(shí)這是矛盾的。因?yàn)?#xff1a;在GC的時(shí)候，垃圾回收的工作總量是不變的，如果將停頓時(shí)間減少，那頻率就會(huì)提高；既然頻率提高了，說明就會(huì)頻繁的進(jìn)行GC，那吞吐量就會(huì)減少，性能就會(huì)降低。

吞吐量：CPU用于用戶代碼的時(shí)間/CPU總消耗時(shí)間的比值，即=運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間/(運(yùn)行用戶代碼時(shí)間+垃圾收集時(shí)間)。比如，虛擬機(jī)總共運(yùn)行了100分鐘，其中垃圾收集花掉1分鐘，那吞吐量就是99%。

注2：以上所有的收集器當(dāng)中，當(dāng)執(zhí)行GC時(shí)，都會(huì)stop the world，但是下面的CMS收集器卻不會(huì)這樣。

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三、CMS收集器：

CMS收集器（Concurrent Mark Sweep：并發(fā)標(biāo)記清除）是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。適合應(yīng)用在互聯(lián)網(wǎng)站或者B/S系統(tǒng)的服務(wù)器上，這類應(yīng)用尤其重視服務(wù)器的響應(yīng)速度，希望系統(tǒng)停頓時(shí)間最短。

• Concurrent Mark Sweep 并發(fā)標(biāo)記清除，并發(fā)低停頓
• 標(biāo)記-清除算法
• 并發(fā)階段會(huì)降低吞吐量（因?yàn)橥ｎD時(shí)間減少了，于是GC的頻率會(huì)變高）
• 老年代收集器（新生代使用ParNew）
• -XX:+UseConcMarkSweepGC?? 打開這收集器

注：這里的并發(fā)指的是與用戶線程一起執(zhí)行。

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2、CMS收集器運(yùn)行過程：（著重實(shí)現(xiàn)了標(biāo)記的過程）

（1）初始標(biāo)記

根可以直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象

速度快

（2）并發(fā)標(biāo)記（和用戶線程一起）

主要標(biāo)記過程，標(biāo)記全部對(duì)象

（3）重新標(biāo)記

由于并發(fā)標(biāo)記時(shí)，用戶線程依然運(yùn)行，因此在正式清理前，再做修正

（4）并發(fā)清除（和用戶線程一起）

基于標(biāo)記結(jié)果，直接清理對(duì)象

整個(gè)過程如下圖所示：

其中，初始標(biāo)記和重新標(biāo)記時(shí)，需要stop the world。

整個(gè)過程中耗時(shí)最長(zhǎng)的是并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除，這兩個(gè)過程都可以和用戶線程一起工作。

打印GC日志舉例如下：

3、CMS收集器特點(diǎn)：

（1）盡可能降低停頓

（2）會(huì)影響系統(tǒng)整體吞吐量和性能

比如，在用戶線程運(yùn)行過程中，分一半CPU去做GC，系統(tǒng)性能在GC階段，反應(yīng)速度就下降一半

（3）清理不徹底

因?yàn)樵谇謇黼A段，用戶線程還在運(yùn)行，會(huì)產(chǎn)生新的垃圾，無法清理

（4）因?yàn)楹陀脩艟€程一起運(yùn)行，不能在空間快滿時(shí)再清理

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction設(shè)置觸發(fā)GC的閾值

如果不幸內(nèi)存預(yù)留空間不夠，就會(huì)引起concurrent mode failure

我們來看一下concurrent mode failure的日志：

碰到上圖中的情況，我們需要使用串行收集器作為后備。

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4、既然標(biāo)記清除算法會(huì)造成內(nèi)存空間的碎片化，CMS收集器為什么使用標(biāo)記清除算法而不是使用標(biāo)記整理算法：

答案：

??? CMS收集器更加關(guān)注停頓，它在做GC的時(shí)候是和用戶線程一起工作的（并發(fā)執(zhí)行），如果使用標(biāo)記整理算法的話，那么在清理的時(shí)候就會(huì)去移動(dòng)可用對(duì)象的內(nèi)存空間，那么應(yīng)用程序的線程就很有可能找不到應(yīng)用對(duì)象在哪里。

為了解決碎片的問題，CMS收集器會(huì)有一些整理上的參數(shù)，接下來就來講這個(gè)。

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5、整理時(shí)的各種參數(shù)：

• -XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection?????

Full GC后，進(jìn)行一次整理。整理過程是獨(dú)占的，會(huì)引起停頓時(shí)間變長(zhǎng)

• -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction

設(shè)置進(jìn)行幾次Full GC后，進(jìn)行一次碎片整理

• -XX:ParallelCMSThreads

設(shè)定CMS的線程數(shù)量

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四、GC參數(shù)的整理：

-XX:+UseSerialGC：在新生代和老年代使用串行收集器

-XX:SurvivorRatio：設(shè)置eden區(qū)大小和survivior區(qū)大小的比例

-XX:NewRatio:新生代和老年代的比

-XX:+UseParNewGC：在新生代使用并行收集器

-XX:+UseParallelGC ：新生代使用并行回收收集器

-XX:+UseParallelOldGC：老年代使用并行回收收集器

-XX:ParallelGCThreads：設(shè)置用于垃圾回收的線程數(shù)

-XX:+UseConcMarkSweepGC：新生代使用并行收集器，老年代使用CMS+串行收集器

-XX:ParallelCMSThreads：設(shè)定CMS的線程數(shù)量

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：設(shè)置CMS收集器在老年代空間被使用多少后觸發(fā)

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：設(shè)置CMS收集器在完成垃圾收集后是否要進(jìn)行一次內(nèi)存碎片的整理

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：設(shè)定進(jìn)行多少次CMS垃圾回收后，進(jìn)行一次內(nèi)存壓縮

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled：允許對(duì)類元數(shù)據(jù)進(jìn)行回收

-XX:CMSInitiatingPermOccupancyFraction：當(dāng)永久區(qū)占用率達(dá)到這一百分比時(shí)，啟動(dòng)CMS回收

-XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly：表示只在到達(dá)閥值的時(shí)候，才進(jìn)行CMS回收

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最后的總結(jié)：

為了減輕GC壓力，我們需要注意些什么？

• 軟件如何設(shè)計(jì)架構(gòu)（性能的根本在應(yīng)用）
• GC參數(shù)屬于微調(diào)（設(shè)置不合理會(huì)影響性能，產(chǎn)生大的延時(shí)）
• 堆空間如何管理和分配
• 代碼如何寫

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java虚拟机详解05----垃圾收集器及GC参数的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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