一、垃圾回收器類型

如果說垃圾收集算法是內(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)。

下圖展示了7種作用于不同分代的收集器，其中用于回收新生代的收集器 包括Serial、PraNew、Parallel Scavenge，回收老年代的收集器包括Serial Old、Parallel Old、CMS，還有用于回收整個(gè)Java堆的G1收集器。不同收集器 之間的連線表示它們可以搭配使用。

1. Serial收集器（復(fù)制算法)

新生代單線程收集器，標(biāo)記和清理都是單線程，優(yōu)點(diǎn)是簡單高效；

2. ParNew收集器 (復(fù)制算法)

新生代并行收集器，實(shí)際上是Serial收集器的多線程 版本，在多核CPU環(huán)境下有著比Serial更好的表現(xiàn)；

3. Parallel Scavenge收集器 (復(fù)制算法)

新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 = 用戶線程時(shí)間/(用戶線程時(shí)間+GC線程時(shí)間)，高吞吐量可以高效率的利用CPU時(shí)間，盡快完成程序的運(yùn)算任務(wù)，適合后臺應(yīng)用等對交互相應(yīng)要求不高的場景；

4. Serial Old收集器 (標(biāo)記-整理算法)

老年代單線程收集器，Serial收集器的老年代版本；

5. Parallel Old收集器 (標(biāo)記-整理算法)

老年代并行收集器，吞吐量優(yōu)先， Parallel Scavenge收集器的老年代版本；

6. CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（標(biāo)記-清除算法）

老年代并行收集器，以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，具有高并發(fā)、低停頓的特點(diǎn)，追求最短GC回收停頓時(shí)間。

CMS回收過程：

a. 初始標(biāo)記：僅標(biāo)記GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)的對象，這個(gè)階段會(huì)導(dǎo)致 STW（stop the world）。用戶無法操作。

b. 并發(fā)標(biāo)記：從 GC Roots 直接關(guān)聯(lián)的對象進(jìn)行遍歷，不需要STW，可以與GC線程一起并發(fā)執(zhí)行。

c. 重新標(biāo)記：重新標(biāo)記期間，因用戶程序繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致的標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對象的標(biāo)記記錄，比初始標(biāo)記時(shí)間長，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記時(shí)間短，也會(huì)導(dǎo)致 STW。

d. 并發(fā)清除：清除標(biāo)記為死亡的對象，釋放內(nèi)存空間，可以與用戶線程并發(fā)執(zhí)行。

7. G1(Garbage First)收集器 (標(biāo)記-整理算法)

Java堆并行收集器，G1收集器是 JDK1.7提供的一個(gè)新收集器，G1收集器基于“標(biāo)記-整理”算法實(shí)現(xiàn)，也就是說不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一個(gè)重要特點(diǎn)是：G1回收的范圍是整個(gè)Java堆(包括新生代，老年代)，而前六種收集器回收的范圍僅限于新生代或老年代。

G1收集器可以精確控制停頓時(shí)間，讓使用者明確一個(gè)指定長度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集器上的時(shí)間不超過N毫秒，幾乎是實(shí)時(shí)java的垃圾回收器的特征了。

收集過程：避免全區(qū)域收集，將堆空間分成若干區(qū)域，這個(gè)區(qū)域邏輯上包含的新生代、老年代，并且不要求整個(gè)Eden、年輕代、老年代都是連續(xù)的。跟蹤這些區(qū)域垃圾堆積程度，維護(hù)一張優(yōu)先級列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收垃圾最多的區(qū)域，從而獲取更高的效率。

二、分代垃圾回收器工作流程

分代垃圾回收是一種內(nèi)存管理策略，是內(nèi)存管理策略層面的概念，不是具體的實(shí)現(xiàn)。上面介紹的7中垃圾回收器是具體的實(shí)現(xiàn)。例如：Serial Old收集器可以是分代垃圾回收策略中老年代回收的一個(gè)組成部分，是策略與實(shí)現(xiàn)的關(guān)系。

分代回收器有兩個(gè)分區(qū)：老生代和新生代，新生代默認(rèn)的空間占比總空間的 1/3，老生代的默認(rèn)占比是 2/3。 新生代使用的是復(fù)制算法，新生代里有 3 個(gè)分區(qū)：Eden、To Survivor、From Survivor，它們的默認(rèn)占比是 8:1:1，它的執(zhí)行流程如下：

1.把 Eden + From Survivor 存活的對象放入 To Survivor 區(qū)；

2.清空 Eden 和 From Survivor 分區(qū)；

3. From Survivor 和 To Survivor 分區(qū)交換，F(xiàn)rom Survivor 變 To Survivor，To Survivor 變 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移動(dòng)時(shí)都存活的對象，年齡就 +1，當(dāng)年齡到達(dá) 15（默認(rèn)配置是 15）時(shí)，升級為老生代。大對象也會(huì)直接進(jìn)入老生代。 老生代當(dāng)空間占用到達(dá)某個(gè)值之后就會(huì)觸發(fā)全局垃圾收回，一般使用標(biāo)記整理的執(zhí)行算法。以上這些循環(huán)往復(fù)就構(gòu)成了整個(gè)分代垃圾回收的整體執(zhí)行流程。

三、java內(nèi)存分配與回收策率

對象的內(nèi)存分配通常是在 Java 堆上分配（隨著虛擬機(jī)優(yōu)化技術(shù)的誕生，某些場景下也會(huì)在棧上分配），對象主要分配在新生代的 Eden 區(qū)， 如果啟動(dòng)了本地線程緩沖，將按照線程優(yōu)先在 TLAB 上分配。少數(shù)情況下也會(huì)直接在老年代上分配。總的來說分配規(guī)則不是百分百固定的，其細(xì)節(jié)取決于哪一種垃圾收集器組合以及虛擬機(jī)相關(guān)參數(shù)有關(guān)，但是虛擬機(jī)對于內(nèi)存的分配還是會(huì)遵循以下幾種「普世」規(guī)則：

1. 對象優(yōu)先在 Eden 區(qū)分配

多數(shù)情況，對象都在新生代 Eden 區(qū)分配。當(dāng) Eden 區(qū)分配沒有足夠的空間進(jìn)行分配時(shí)，虛擬機(jī)將會(huì)發(fā)起一次 Minor GC。

如果本次 GC 后還是沒有足夠的空 間，則將啟用分配擔(dān)保機(jī)制在老年代中分配內(nèi)存。

Minor GC 是指發(fā)生在新生代的 GC，因?yàn)?Java 對象大多都是朝生夕死，所有 Minor GC 非常頻繁，一般回收速度也非常快； Major GC/Full GC 是指發(fā)生在老年代的 GC，出現(xiàn)了 Major GC 通常會(huì)伴隨至少一次 Minor GC。

Major GC 的速度通常會(huì)比 Minor GC 慢 10 倍以上。

2.大對象直接進(jìn)入老年代

所謂大對象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對象，頻繁出現(xiàn)大對象是致命的，會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)存還有不少空間的情況下提前觸發(fā) GC 以獲取足夠的連續(xù)空間來安置新對 象。

前面我們介紹過新生代使用的是標(biāo)記-清除算法來處理垃圾回收的，如果大對象直接在新生代分配就會(huì)導(dǎo)致 Eden 區(qū)和兩個(gè) Survivor 區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復(fù)制。因此對于大對象都會(huì)直接在老年代進(jìn)行分配。

3.長期存活對象將進(jìn)入老年代

虛擬機(jī)采用分代收集的思想來管理內(nèi)存，那么內(nèi)存回收時(shí)就必須判斷哪些對象應(yīng)該放在新生代，哪些對象應(yīng)該放在老年代。因此虛擬機(jī)給每個(gè)對象定義了一個(gè)對象年齡的計(jì)數(shù)器，如果對象在 Eden 區(qū)出生，并且能夠被 Survivor 容納，將被移動(dòng)到 Survivor 空間中，這時(shí)設(shè)置對象年齡為 1。對象在 Survivor 區(qū)中每「熬 過」一次 Minor GC 年齡就加 1，當(dāng)年齡達(dá)到一定程度（默認(rèn) 15） 就會(huì)被晉升到老年代。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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