Java常见的垃圾收集器有哪些？

2020.04.11 22:06:31字数 2,135阅读 394

实际上，垃圾收集器（ GC ， Garbage Collector ）是和具体 JVM 实现紧密相关的，不同厂商（ IBM 、 Oracle ），不同版本的 JVM ，提供的选择也不同。接下来，我来谈谈最主流的 Oracle JDK 。

1.Serial GC，它是最古老的垃圾收集器，“Serial”体现在其收集工作是单线程的，并且在进行垃圾收集过程中，会进入臭名昭著的“Stop-The-World”状态。当然，其单线程设计也意味着精简的 GC 实现，无需维护复杂的数据结构，初始化也简单，所以一直是 Client 模式下 JVM 的默认选项。

从年代的角度，通常将其老年代实现单独称作 Serial Old ，它采用了标记 - 整理（ Mark-Compact ）算法，区别于新生代的复制算法。Serial GC 的对应 JVM 参数是：

-XX:+UseSerialGC

2.ParNew GC，很明显是个新生代GC实现，它实际是Serial GC的多线程版本，最常见的应用场景是配合老年代的CMS GC工作，下面是对应参数

-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseParNewGC

3.CMS（Concurrent Mark Sweep） GC，基于标记-清除（Mark-Sweep）算法，设计目标是尽量减少停顿时间，这一点对于Web等反应时间敏感的应用非常重要，一直到今天，仍然有很多系统使用 CMS GC 。但是， CMS 采用的标记 - 清除算法，存在着内存碎片化问题，所以难以避免在长时间运行等情况下发生 full GC ，导致恶劣的停顿。另外，既然强调了并发（ Concurrent ）， CMS 会占用更多 CPU 资源，并和用户线程争抢。

4.Parrallel GC，在早期JDK 8等版本中，它是server模式JVM的默认GC选择，也被称作是吞吐量优先的GC。它的算法和Serial GC比较相似，尽管实现要复杂的多，其特点是新生代和老年代 GC 都是并行进行的，在常见的服务器环境中更加高效。

开启选项是：

-XX:+UseParallelGC

另外， Parallel GC 引入了开发者友好的配置项，我们可以直接设置暂停时间或吞吐量等目标， JVM 会自动进行适应性调整，例如下面参数：

-XX:MaxGCPauseMillis=value

-XX:GCTimeRatio=N // GC时间和用户时间比例 = 1 / (N+1)

G1 GC这是一种兼顾吞吐量和停顿时间的GC实现，是Oracle JDK 9以后的默认GC选项。G1可以直观的设定停顿时间的目标，相比于CMS GC，G1未必能做到CMS在最好情况下的延时停顿，但是最差情况要好很多。

G1 GC 仍然存在着年代的概念，但是其内存结构并不是简单的条带式划分，而是类似棋盘的一个个 region 。 Region 之间是复制算法，但整体上实际可看作是标记 - 整理（ Mark-Compact ）算法，可以有效地避免内存碎片，尤其是当 Java 堆非常大的时候， G1 的优势更加明显。

G1 吞吐量和停顿表现都非常不错，并且仍然在不断地完善，与此同时 CMS 已经在 JDK 9 中被标记为废弃（ deprecated ），所以 G1 GC 值得你深入掌握。

垃圾收集的算法有哪些？如何判断一个对象是否可以回收？

垃圾收集器工作的基本流程。

垃圾收集的原理和基础概念

第一，自动垃圾收集的前提是清楚哪些内存可以被释放。这一点可以结合我前面对 Java 类加载和内存结构的分析，来思考一下。

主要就是两个方面，最主要部分就是对象实例，都是存储在堆上的；还有就是方法区中的元数据等信息，例如类型不再使用，卸载该 Java 类似乎是很合理的。

对于对象实例收集，主要是两种基本算法，引用计数和可达性分析。

1.引用计数算法，顾名思义，就是为对象添加一个引用计数，用于记录对象被引用的情况，如果计数为0，即表示对象可回收。这是很多语言的资源回收选择，例如因人工智能而更加火热的 Python ，它更是同时支持引用计数和垃圾收集机制。具体哪种最优是要看场景的，业界有大规模实践中仅保留引用计数机制，以提高吞吐量的尝试。

Java 并没有选择引用计数，是因为其存在一个基本的难题，也就是很难处理循环引用关系。

2.另外就是Java选择的可达性分析，Java的各种引用关系，在某种程度上，将可达性问题还进一步复杂化，具体请参考专栏第 4 讲，这种类型的垃圾收集通常叫作追踪性垃圾收集

（Tracing Garbage Collection）。其原理简单来说，就是将对象及其引用关系看作一个图，选定活动的对象作为 GC Roots，然后跟踪引用链条，如果一个对象和GC Roots之间不可达，也就是不存在引用链条，那么即可认为是可回收对象。 JVM 会把虚拟机栈和本地方法栈中正在引用的对象、静态属性引用的对象和常量，作为 GC Roots 。

方法区无用元数据的回收比较复杂，我简单梳理一下。还记得我对类加载器的分类吧，一般来说初始化类加载器加载的类型是不会进行类卸载（ unload ）的；而普通的类型的卸载，往往是要求相应自定义类加载器本身被回收，所以大量使用动态类型的场合，需要防止元数据区（或者早期的永久代）不会 OOM 。在 8u40 以后的 JDK 中，下面参数已经是默认的：

-XX:+ClassUnloadingWithConcurrentMark

第二，常见的垃圾收集算法，我认为总体上有个了解，理解相应的原理和优缺点，就已经足够了，其主要分为三类：

1.复制（Copying）算法，我前面讲到的新生代GC，基本都是基于复制算法，过程就如专栏上一讲所介绍的，将活着的对象复制到to区域，拷贝过程中将对象顺序放置，就可以避免内存碎片化。

这么做的代价是，既然要进行复制，既要提前预留内存空间，有一定的浪费；另外，对于 G1 这种分拆成为大量 region 的 GC ，复制而不是移动，意味着 GC 需要维护 region 之间对象引用关系，这个开销也不小，不管是内存占用或者时间开销。

2.标记-清除（Mark-Sweep）算法，首先进行标记工作，标识出所有要回收的对象，然后进行清除。这么做除了标记、清除过程效率有限，另外就是不可避免的出现碎片化问题，这就导致其不适合特别大的堆；否则，一旦出现 Full GC ，暂停时间可能根本无法接受。

3.标记-整理（Mark-Compact），类似于标记-清除，但为避免内存碎片化，它会在清理过程中将对象移动，以确保移动后的对象占用连续的内存空间。

注意，这些只是基本的算法思路，实际 GC 实现过程要复杂的多，目前还在发展中的前沿 GC 都是复合算法，并且并行和并发兼备。

垃圾收集过程的理解

在垃圾收集的过程，对应到Eden、Survivor、Tenured等区域会发生什么变化呢？