jvm 05-JVM垃圾收集策略

GC策略

新生代GC策略：

串行GC：Serial Copying

并行回收GC：Parallel Scavenge

并行GC：ParNew

老年代GC策略：

串行GC：Serial MSC

并行GC：Parallel MSC

并发GC：CMC

新生代GC策略

新生代--串行GC（Serial Copying）

算法：复制清理算法

操作步骤：

扫描新生代中所有存活的对象

使用Minor GC进行垃圾回收，同时将存活对象保存到S0 or S1区

在上一次Minor GC的基础上进行S0和S1区的角色交换

经历许多次Minor GC依然存活的对象晋升到老年代

新生代--并行回收GC（Parallel Scavenge）

算法：复制清理算法

操作步骤：

在扫描和复制时均采用多线程方式处理

在新生代使用并行GC处理的时候会产生有一个STW（stop The World pause）的暂停，该暂停主要是进行对象回收，期间其他的线程将被暂时性挂起。

并行回收GC为空间较大的新生代回收提供许多优化

在多CPU的机器上，其GC耗时会比串行方式短

该方式适合多CPU、对暂停时间要求较短的应用

新生代--并行GC（ParNew）

算法：复制清理算法

操作步骤：

并行GC必须结合老年代CMS GC一起使用。

因为在新生代如果发生了Minor GC时，老年代也需要使用CMS GC同时处理

CMS（Concurrent Mark-Sweep）是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器，主要针对要求服务器响应速度快的应用

老年代GC策略

老年代--串行GC（Serial MSC）

算法：标记-清除-压缩（Mark-Sweep-Compact）

特点：串行执行的过程中为单线程，需要暂停应用并耗时较长

操作步骤：

扫描老年代中还存活的对象，并且对这些对象进行标记

遍历整个老年代内存空间，回收所有未标记的对象内存

将所有存活对象都集中在一端，而后将所有回收对象的内存空间变为一块连续的内存空间

老年代--并行GC（Parallel ）

算法：标记-压缩（Mark-Compact）

特点：

多线程同时进行垃圾回收可以缩短应用的暂停时间

但是由于老年代的空间一般较大，在扫描和标记存活对象上还是需要花费较长的时间

操作步骤：

将老年代内存空间按照线程个数划分为若干个子区域

多线程并行对各自子区域内的存活对象进行标记

多线程并行清除所有未标记的对象

多线程并行将多个存活对象整理在一起，并将所有回收的对象空间整合为一体

老年代--并发GC（Concurrent Makr-Sweep GC、CMS GC ）

算法：标记-清除（Mark-Sweep）

特点：

只有在第一次和重新标记阶段才会暂停整个应用，这样对应用程序所带来的影响非常小。

并发标记与回收线程会与应用线程争抢CPU资源，并且容易产生内存碎片。

操作步骤：

初始标记（STW Initial Mark）：虚拟机暂停正在执行的任务（STW），由根对象扫描出所有的关联对象并做出标记。此过程只会导致短暂的JVM暂停。

并发标记（Concurrent Marking）：恢复所有暂停的线程对象，并且对之前标记过的对象进行扫描，取得所有跟标记对象有关联的对象。

并发预清理（Concurrent Precleaning）:查找所有在并发标记阶段新进入老年代的对象（可能是从新生代晋升到老年代或被分配到老年代），通过重新扫描，减少下一阶段的工作。

重新标记（STW Remark）：此阶段会暂停虚拟机，对在并发标记阶段被改变引用或新创建的对象进行标记

并发清理（Concurrent Sweeping）：恢复所有暂停的应用线程，对所有未标记的垃圾对象进行清理，并且尽量将已回收对象的空间重新拼凑为一个整体。在此阶段收集器线程和应用程序线程并发执行。

并发重置（Concurrent Reset）：重置CMS收集器的数据结构，等待下一次垃圾回收。

GC参数

GC策略调整参数

-XX:+UseSerialGC -- Serial Copying + Serial MSC

-XX:+UseParallelGC -- Parallel Scavenge + Parallel Mark Sweep

-XX:+UseConcMarkSweepGC -- ParNew + Concurrent Mark-Sweep GC

-XX:+UseParNewGC -- ParNew + Serial MSC

-XX:+UseParallelOldGC -- Parallel Scavenge + Parallel Mark Sweep

收集参数设置

-XX:ParallelGCThreads=n：设置并行收集器操作使用的CPU数量

-XX:MaxGCPauseMillis=n：设置并行收集器的最大暂停时间，单位为毫秒

-XX:GCTimeRatio=n：设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比

-XX:+CMSIncrementalMode：设置增量模式，适合单CPU模式。需要使用-XX:+UseConcMarkSweepGC策略

测试代码：
package cn.liang.jvm;
public class gctest2 {
	public static void main(String[] args) {
		String string = "liang";
		while (true) {
			string += string + string;
			string.intern();	
		}
	}
}
默认的GC策略：Parallel Scavenge + Parallel MSC
-Xmx10m -Xms10m -XX:+PrintGCDetails
输出结果：
[Full GC (Allocation Failure) 
[PSYoungGen: 0K->0K(1536K)] 
[ParOldGen: 4082K->4070K(7168K)] 4082K->4070K(8704K), 
[Metaspace: 2649K->2649K(1056768K)], 0.0047164 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
使用串行GC策略：Serial Copying + Serial MSC
-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails
输出结果：
[GC (Allocation Failure) 
[DefNew: 2581K->2581K(3072K), 0.0000758 secs]
[Tenured: 5989K->4084K(6848K), 0.0034008 secs] 8570K->4084K(9920K), 
[Metaspace: 2649K->2649K(1056768K)], 0.0035313 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
使用并行GC策略：Parallel Scavenge + Parallel Mark Sweep
-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseParallelGC -XX:+PrintGCDetails
输出结果：
[Full GC (Allocation Failure) 
[PSYoungGen: 224K->0K(2560K)] 
[ParOldGen: 5347K->2816K(7168K)] 5571K->2816K(9728K), 
[Metaspace: 2648K->2648K(1056768K)], 0.0039458 secs] 
[Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs]
使用CMS回收：ParNew + Concurrent Mark-Sweep GC

这对整个程序的暂停时间会非常短暂，适合于响应速度快的程序
-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails
输出结果：
[GC (Allocation Failure) 
[ParNew: 2584K->2584K(3072K), 0.0000325 secs]
[CMS (concurrent mode failure): 4941K->4087K(6848K), 0.0030993 secs] 7526K->4087K(9920K), 
[Metaspace: 2649K->2649K(1056768K)], 0.0032009 secs] 
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

总结：

如果程序没有对运行速度要求的话，建议使用默认的GC策略

所有的GC策略都有一个问题：都需要扫描全部子内存