java虚拟机之垃圾收集器篇

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java虚拟机之内存模型篇
java虚拟机之垃圾回收篇
java虚拟机之垃圾收集器篇
java虚拟机之虚拟机类加载机制
java虚拟机之Java内存模型与线程

感觉好像作为一个android开发者java的垃圾收集器好像我没多大必要了解呢,毕竟android的收集器我们也配置不了,看着篇幅没多少我还是学习了,在这里做个记录。

这个是上面算法的具体实现 java虚拟机之垃圾回收篇

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Serial收集器

Serial收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器。是单线程的收集器。它在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集完成。
Serial收集器依然是虚拟机运行在Client模式下默认新生代收集器,对于运行在Client模式下的虚拟机来说是一个很好的选择。

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ParNew收集器

ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本,除了使用多线程进行垃圾收集之外,其余行为包括Serial收集器可用的所有控制参数、收集算法、Stop The Worl、对象分配规则、回收策略等都与Serial 收集器完全一样。
ParNew收集器是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选新生代收集器,其中有一个与性能无关但很重要的原因是,除Serial收集器之外,目前只有ParNew它能与CMS收集器配合工作。

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Parallel Scavenge 收集器

Parallel Scavenge收集器也是一个并行的多线程新生代收集器,它也使用复制算法。Parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同,CMS等收集器的关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间,而Parallel Scavenge收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量(Throughput)。
停顿时间越短就越适合需要与用户交互的程序,良好的响应速度能提升用户体验。而高吞吐量则可以高效率地利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。
吞吐量 = 运行用户时间代码/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)

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老年代收集器

Serial Old收集器

Serial Old 是 Serial收集器的老年代版本,它同样是一个单线程收集器,使用“标记-整理”(Mark-Compact)算法。

此收集器的主要意义也是在于给Client模式下的虚拟机使用。如果在Server模式下,它还有两大用途:

在JDK1.5 以及之前版本(Parallel Old诞生以前)中与Parallel Scavenge收集器搭配使用。
作为CMS收集器的后备预案,在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用。
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Parallel Old收集器

Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法。

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CMS收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,它非常符合那些集中在互联网站或者B/S系统的服务端上的Java应用,这些应用都非常重视服务的响应速度。从名字上(“Mark Sweep”)就可以看出它是基于“标记-清除”算法实现的。
初始标记(CMS initial mark):仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象,速度很快,需要“Stop The World”。
并发标记(CMS concurrent mark):进行GC Roots Tracing的过程,在整个过程中耗时最长。
重新标记(CMS remark):为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些,但远比并发标记的时间短。此阶段也需要“Stop The World”。
并发清除(CMS concurrent sweep)

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优点
CMS是一款优秀的收集器,它的主要优点在名字上已经体现出来了:并发收集、低停顿。
因此CMS收集器也被称为并发低停顿收集器(Concurrent Low Pause Collector)。
缺点
A.对CPU资源非常敏感 其实,面向并发设计的程序都对CPU资源比较敏感。
B. 无法处理浮动垃圾(Floating Garbage) 可能出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次Full GC的产生。
C.标记-清除算法导致的空间碎片 CMS是一款基于“标记-清除”算法实现的收集器,这意味着收集结束时会有大量空间碎片产生。(虚拟机设计者提供了一个开关参数,用户在cms顶不住的时候进行fullgc时开启内存碎片合并整理过程,但是时间也会变长)

G1收集器

G1(Garbage-First)收集器是当今收集器技术发展最前沿的成果之一,它是一款面向服务端应用的垃圾收集器,HotSpot开发团队赋予它的使命是(在比较长期的)未来可以替换掉JDK 1.5中发布的CMS收集器。
特点
并行与并发: G1 能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势,使用多个CPU来缩短“Stop The World”停顿时间,部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC动作,G1收集器仍然可以通过并发的方式让Java程序继续执行。
分代收集: 与其他收集器一样,分代概念在G1中依然得以保留。虽然G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆,但它能够采用不同方式去处理新创建的对象和已存活一段时间、熬过多次GC的旧对象来获取更好的收集效果。
空间整合: G1从整体来看是基于“标记-整理”算法实现的收集器,从局部(两个Region之间)上来看是基于“复制”算法实现的。这意味着G1运行期间不会产生内存空间碎片,收集后能提供规整的可用内存。此特性有利于程序长时间运行,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。
可预测的停顿: 这是G1相对CMS的一大优势,降低停顿时间是G1和CMS共同的关注点,但G1除了降低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型,能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内,消耗在GC上的时间不得超过N毫秒,这几乎已经是实时Java(RTSJ)的垃圾收集器的特征了。
横跨整个堆内存
在G1之前的其他收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老生代,而G1不再是这样。G1在使用时,Java堆的内存布局与其他收集器有很大区别,它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region),虽然还保留新生代和老年代的概念,但新生代和老年代不再是物理隔离的了,而都是一部分Region(不需要连续)的集合。

G1收集器的运作步骤
初始标记(Initial Marking) 仅仅只是标记一下GC Roots 能直接关联到的对象,并且修改TAMS(Nest Top Mark Start)的值,让下一阶段用户程序并发运行时,能在正确可以的Region中创建对象,此阶段需要停顿线程,但耗时很短。
并发标记(Concurrent Marking) 从GC Root 开始对堆中对象进行可达性分析,找到存活对象,此阶段耗时较长,但可与用户程序并发执行。
最终标记(Final Marking) 为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录,虚拟机将这段时间对象变化记录在线程的Remembered Set Logs里面,最终标记阶段需要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中,这阶段需要停顿线程,但是可并行执行。
筛选回收(Live Data Counting and Evacuation) 首先对各个Region中的回收价值和成本进行排序,根据用户所期望的GC 停顿是时间来制定回收计划。此阶段其实也可以做到与用户程序一起并发执行,但是因为只回收一部分Region,时间是用户可控制的,而且停顿用户线程将大幅度提高收集效率。

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对象分配与回收策略

注意:分配的规则并不是百分百固定的,其细节取决于当前使用的哪一种垃圾收集器组合。

但大多数情况下是以下的方式
新生代(Young Generation):大多数对象在新生代中被创建,其中很多对象的生命周期很短。每次新生代的垃圾回收(又称Minor
GC)后只有少量对象存活,所以选用复制算法,只需要少量的复制成本就可以完成回收。

新生代内又分三个区:一个Eden区,两个Survivor区(一般而言),大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时,还存活的对象将被复制到两个Survivor区(中的一个)。当这个Survivor区满时,此区的存活且不满足“晋升”条件的对象将被复制到另外一个Survivor区。对象每经历一次Minor GC,年龄加1,达到“晋升年龄阈值”后,被放到老年代,这个过程也称为“晋升”。显然,“晋升年龄阈值”的大小直接影响着对象在新生代中的停留时间,在Serial和ParNew GC两种回收器中,“晋升年龄阈值”通过参数MaxTenuringThreshold设定,默认值为15。

老年代(Old Generation):在新生代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代,该区域中对象存活率高。老年代的垃圾回收(又称Major GC)通常使用“标记-清理”或“标记-整理”算法。整堆包括新生代和老年代的垃圾回收称为Full GC(HotSpot VM里,除了CMS之外,其它能收集老年代的GC都会同时收集整个GC堆,包括新生代)。
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