【JVM】9.自动垃圾回收（垃圾回收器）

5.9 垃圾回收器

现在先学一下垃圾回收器的种类以及如何使用垃圾回收器。之后实战篇的时候再学习垃圾回收器的原理。

垃圾回收器是垃圾回收算法的具体实现。

HotSpot之中垃圾回收器分为年轻代和老年代，年轻代和老年代有着不同的垃圾回收算法实现，除了最特殊的G1垃圾回收器以外，其他垃圾回收器都必须两两配对使用（年轻代和老年代）。

（1）年轻代垃圾回收器

• Serial垃圾回收器

与老年代中的SerialOld回收器搭配使用。

• ParNew垃圾回收器

与老年代的CMS回收器搭配使用。

• Parallel Scavenge垃圾回收器

  这个回收器可以保证系统的吞吐量（吞吐量指用户线程执行时间占总执行时间的比例。比如吞吐量99，说明用户执行时间占99%，垃圾回收的时间占1%）。吞吐量过大，无法保证垃圾被及时清理，等到垃圾积累了一定数量后，再来清理会使得STW暂停时间过长。

  它的老年代搭配是Parallel Old垃圾回收器。这个垃圾回收器还是JDK8默认的垃圾回收器。

? 不过PS垃圾回收器这个GC比较有意思，它还提供了一个参数可以设置最大的STW时间。

? 最大暂停时间和吞吐量是矛盾的。想要小的最大暂停时间，吞吐量就不可能大；想要大的吞吐量，最大暂停时间就不可能小（上边分析过了）。如果同时设置了最大暂停时间和吞吐量，需要多做测试，尽量把这两个值调整到最合适的状态。

? 值得注意的是，减小最大暂停时间是通过减小堆内存来实现的。垃圾回收器会根据最大暂停时间动态调整堆的大小。

（2）老年代垃圾回收器

• Serial Old垃圾回收器

  与年轻代的Serial垃圾回收器搭配使用。

• CMS垃圾回收器

  与年轻代的ParNew回收器搭配使用。

• Parallel Old垃圾回收器

  这个垃圾回收器的年轻代搭配是Parallel Scavenge垃圾回收器。与它的年轻代搭档一样，它的暂停时间也比较长。

（3）G1垃圾回收器

jdk9之后默认的垃圾回收器是G1（Garbage First）垃圾回收器。

G1垃圾回收器可以说整合了jdk8之前的垃圾回收器的优点，jdk9之后强烈推荐使用G1垃圾回收器。

G1之外的垃圾回收器，内存一般都是连续的。

G1的内存结构不再是连续的了。

G1垃圾回收有两种方式：

• 年轻代回收（Young GC）

  回收Eden区和Survivor区垃圾对象。通过参数-XX:MaxGCPauseMills=n（n默认是200）设置每次垃圾回收时的最大暂停时间毫秒数。G1垃圾回收器会尽可能保证暂停时间。

  执行流程：

  1. 新创建对象会存放在Eden区，当G1判断年轻代区不足（Eden区和Survivor区占了总堆的60%），会执行Young GC。
  2. 执行Young GC，首先标记Eden和Survivor中哪些对象是存活的。然后，根据配置的最大暂停时间选择某些区域Z，将Z中所有存活对象复制到一个新的Survivor区中（年龄+1），然后清空Z中的所有垃圾对象。
  3. 1到2如此循环直到某些对象的年龄达到阈值（默认15），将会晋升老年代。

  G1在Young GC时，会记录每个Region的平均耗时，作为下次回收的参考依据。比如，最大暂停时间设置成100ms，每个Region回收耗时30ms，下次就只能回收3个Region了。

  某些对象如果过大（大小超过Region的一半），不会放入年轻代中，而是放入老年代中的Humongous区（Humongous：巨大的）。如果对象大小超过一个Region的大小，它有可能会横跨多个Region。

  之所以不会产生内存碎片是因为回收时会将多个Region中的存活对象复制到新的Region区中，然后将没用的Region一口气清空。

• 混合回收（Mixed GC）

  经过Young GC多次回收，有很多对象晋升老年代。如果年轻代和老年代空间不够用了（或者说总堆占有率超过参数-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent（默认45%）），就会触发混合回收Mixed GC，回收年轻代中所有Region的垃圾对象和老年代中部分Region的垃圾对象以及老年代中Humongous区中的所有对象。采用复制算法来完成。复制算法保证了老年代中也不会出现内存碎片。

值得注意的是：Young GC和Mixed GC中发现没有足够的空Region可以存放存活的对象，会出现Full GC（单线程执行标记-整理算法清理掉非存活对象，获取空的Region）。Full GC耗费的时间会比较久，所以尽量让堆中有空余的内存。