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目錄

垃圾回收算法垃圾回收算法的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)吞吐量（Throughput）最大暫停時(shí)間堆使用效率

算法權(quán)衡標(biāo)記-清除算法（Mark and Sweep）標(biāo)記-整理算法（Mark and Compact）復(fù)制算法（Copying）分代算法（Generational）回收過程

垃圾回收器Serial - Serial Old年輕代 Serial 垃圾回收器老年代 Serial Old 垃圾回收器

ParNew - CMS年輕代 ParNew 垃圾回收器老年代 CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾回收器

Parallel Scavenge - Parallel Old年輕代 Parallel Scavenge 垃圾回收器老年代 Parallel Old 垃圾回收器

G1（Garbage-First）垃圾收集器內(nèi)存結(jié)構(gòu)年輕代回收混合回收（Mixed GC）

垃圾回收器的選擇

垃圾回收算法

Java 虛擬機(jī)通過釋放不再存活的對象所占用的內(nèi)存空間實(shí)現(xiàn)垃圾回收，尋找不再存活的對象的過程使用到的就是垃圾回收算法。

垃圾回收算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中用于管理動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存的一種技術(shù)。在使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配的編程語言中，如 Java、C# 等，程序員可以通過申請內(nèi)存來創(chuàng)建對象和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但是不再需要這些對象時(shí)，程序員通常需要手動(dòng)釋放它們所占用的內(nèi)存。如果程序員忘記釋放這些內(nèi)存或者釋放不當(dāng)，就會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，即分配的內(nèi)存不再使用但仍然被占用，從而浪費(fèi)系統(tǒng)資源并可能導(dǎo)致程序性能下降。

垃圾回收算法的主要目標(biāo)是自動(dòng)化管理內(nèi)存的分配和釋放，以便程序員無需手動(dòng)干預(yù)。它的基本思想是通過識(shí)別和清除不再被程序引用的對象來回收它們所占用的內(nèi)存，從而減少內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化系統(tǒng)的資源利用率。

1960年 John McCarthy 發(fā)布了第一個(gè)GC 算法：標(biāo)記-清除算法。

1963年 Marvin L. Minsky 發(fā)布了復(fù)制算法。

本質(zhì)上后續(xù)所有的垃圾回收算法，都是在上述兩種算法的基礎(chǔ)上優(yōu)化而來。

垃圾回收算法的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

Java 垃圾回收過程會(huì)通過單獨(dú)的 GC 線程來完成，但是不管使用哪一種 GC 算法，都會(huì)有部分階段需要停止所有的用戶線程。這個(gè)過程被稱之為 Stop The World 簡稱 STW，如果 STW 時(shí)間過長則會(huì)影響用戶的使用。 判斷 GC 算法是否優(yōu)秀，可以從三個(gè)方面來考慮：

吞吐量（Throughput）

吞吐量（Throughput）是評估垃圾回收算法性能的重要指標(biāo)之一，特別是在需要處理大量數(shù)據(jù)或高并發(fā)的應(yīng)用程序中。它通常用來衡量系統(tǒng)在執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)的效率，一般用 CPU 用于執(zhí)行用戶代碼的時(shí)間與 CPU 總執(zhí)行時(shí)間的比值作為評價(jià)指標(biāo)，吞吐量數(shù)值越高，垃圾回收的效率就越高。吞吐量一般可以用以下公式計(jì)算：

吞吐量 = 執(zhí)行用戶代碼時(shí)間 / （執(zhí)行用戶代碼時(shí)間 + GC 時(shí)間）

如果垃圾回收時(shí)間很少，那么吞吐量接近于 1，表示大部分時(shí)間都用于執(zhí)行用戶代碼，系統(tǒng)效率高。如果垃圾回收時(shí)間很多，吞吐量會(huì)減小。

最大暫停時(shí)間

最大暫停時(shí)間指的是所有在垃圾回收過程中的 STW 時(shí)間最大值。比如如下的圖中，黃色部分的 STW 就是最大暫停時(shí)間，顯而易見上面的圖比下面的圖擁有更少的最大暫停時(shí)間。最大暫停時(shí)間越短，用戶使用系統(tǒng)時(shí)受到的影響就越短。

堆使用效率

不同垃圾回收算法，對堆內(nèi)存的使用方式是不同的。比如標(biāo)記清除算法，可以使用完整的堆內(nèi)存。而復(fù)制算法會(huì)將堆內(nèi)存一分為二，每次只能使用一半內(nèi)存。從堆使用效率上來說，標(biāo)記清除算法要優(yōu)于復(fù)制算法。

算法權(quán)衡

上述三種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：堆使用效率、吞吐量，以及最大暫停時(shí)間不可兼得。一般來說，堆內(nèi)存越大，最大暫停時(shí)間就越長。

堆大小的增加通常會(huì)導(dǎo)致垃圾回收的頻率降低，因?yàn)橄到y(tǒng)有更多的空間來容納對象。然而，當(dāng)堆大小增加時(shí)，單次垃圾回收的時(shí)間也可能增加，這可能會(huì)導(dǎo)致較長的最大暫停時(shí)間。

因此，為了降低最大暫停時(shí)間，可以選擇減小堆大小，但這可能會(huì)影響堆使用效率和吞吐量。

想要減少最大暫停時(shí)間，就會(huì)降低吞吐量。不同的垃圾回收算法，適用于不同的場景。

標(biāo)記-清除算法（Mark and Sweep）

這是最基本的垃圾回收算法之一。它分為兩個(gè)階段：標(biāo)記階段和清除階段。

標(biāo)記階段：從根對象開始，通過可達(dá)性分析，標(biāo)記所有被使用的對象。清除階段：清除所有未被標(biāo)記的對象，釋放它們所占用的內(nèi)存空間。這個(gè)階段可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片化。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，只需要在第一階段給每個(gè)對象維護(hù)標(biāo)志位，第二階段刪除對象即可。 缺點(diǎn)：

碎片化問題：由于內(nèi)存是連續(xù)的，所以在對象被刪除之后，內(nèi)存中會(huì)出現(xiàn)很多細(xì)小的可用內(nèi)存單元。如果我們需要的是一個(gè)比較大的空間，很有可能這些內(nèi)存單元的大小過小無法進(jìn)行分配。 分配速度慢：由于內(nèi)存碎片的存在，Java 虛擬機(jī)需要在內(nèi)存中維護(hù)一個(gè)空閑鏈表，極有可能發(fā)生每次需要遍歷到鏈表的最后才能獲得合適的內(nèi)存空間。

標(biāo)記-整理算法（Mark and Compact）

標(biāo)記-整理算法也叫標(biāo)記壓縮算法，是對標(biāo)記-清理算法中容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片問題的一種解決方案。核心思想分為兩個(gè)階段：

標(biāo)記階段：將所有存活的對象進(jìn)行標(biāo)記。整理階段：將存活對象移動(dòng)到堆的一端，然后直接清理掉邊界外的內(nèi)存。

優(yōu)點(diǎn)：

內(nèi)存使用效率高：整個(gè)堆內(nèi)存都可以使用，不會(huì)像復(fù)制算法只能使用半個(gè)堆內(nèi)存不會(huì)發(fā)生碎片化：在整理階段可以將對象往內(nèi)存的一側(cè)進(jìn)行移動(dòng)，剩下的空間都是可以分配對象的空間。

缺點(diǎn)：整理階段的效率不高

復(fù)制算法（Copying）

復(fù)制算法的核心思想是：

準(zhǔn)備兩塊空間 From 空間和 To 空間，每次在對象分配階段，只能使用其中一塊空間（From 空間）。在垃圾回收階段，將 From 中存活對象復(fù)制到 To 空間。清理 From 空間，并把 From 和 To 名稱互換

優(yōu)點(diǎn)：

吞吐量高：復(fù)制算法只需要遍歷一次存活對象復(fù)制到 To 空間即可，比標(biāo)記-整理算法少了一次遍歷的過程，因而性能較好，但是不如標(biāo)記-清除算法，因?yàn)闃?biāo)記-清除算法不需要進(jìn)行對象的移動(dòng)。不會(huì)發(fā)生碎片化：復(fù)制算法在復(fù)制之后就會(huì)將對象按順序放入 To 空間中，所以對象以外的區(qū)域都是可用空間，不存在碎片化內(nèi)存空間。

缺點(diǎn)：

內(nèi)存使用率低：每次只能讓一半的內(nèi)存空間來為創(chuàng)建對象使用。

分代算法（Generational）

分代算法是一種應(yīng)用最廣的垃圾回收算法，分代算法認(rèn)為大多數(shù)對象的生命周期非常短暫，基于這一假設(shè)，它將堆內(nèi)存劃分為不同的區(qū)域（或稱為代），并根據(jù)對象的生命周期將不同的垃圾回收算法應(yīng)用于不同的區(qū)域。

通常情況下，JVM的堆內(nèi)存被劃分為兩個(gè)主要的代：

新生代（Young Generation）：新生代是年輕對象的存放區(qū)域。新生代一般被劃分為兩部分：Eden 區(qū)（伊甸園區(qū)）和兩個(gè) Survivor區(qū)（通常是 From 區(qū)和 To 區(qū)）。老年代（Old Generation 或 Tenured Generation）：老年代主要存放長期存活的對象。

回收過程

初始時(shí)，新生代一般由三部分組成：Eden 區(qū)和兩個(gè) Survivor 區(qū) S0 和 S1，分別對應(yīng) From 區(qū)和 To 區(qū)。當(dāng)應(yīng)用程序創(chuàng)建新的對象時(shí)，對象會(huì)被分配到 Eden 區(qū)。隨著對象在 Eden 區(qū)越來越多，如果 Eden 區(qū)滿，新創(chuàng)建的對象已經(jīng)無法放入，就會(huì)觸發(fā)年輕代的GC，稱為 Minor GC 或者 Young GC。Minor GC 的目標(biāo)是清理 Eden 區(qū)和 From 區(qū)，將仍然存活的對象移到 To 區(qū)（參考復(fù)制算法）。

垃圾收集器開始時(shí)，會(huì)標(biāo)記所有在 Eden 區(qū)和 From 區(qū)中存活的對象。未被標(biāo)記的對象被視為垃圾。標(biāo)記階段結(jié)束后，垃圾收集器會(huì)將存活的對象復(fù)制到 To 區(qū)，并清理 Eden 區(qū)和 From 區(qū)，接下來，S0 會(huì)變成 To 區(qū)，S1 變成 From 區(qū)。當(dāng) Eden 區(qū)滿時(shí)再往里放入對象，依然會(huì)發(fā)生 Minor GC 。

此時(shí)會(huì)回收 Eden 區(qū)和 S1（From）中的對象，并把 Eden 和 From 區(qū)中剩余的對象放入 S0，垃圾清理后，S0 又變成 From 區(qū)，S1 又變成 To 區(qū)。

對象在 Survivor 區(qū)每經(jīng)過一次 Minor GC，其年齡會(huì)增加。當(dāng)達(dá)到一定年齡閾值（通常是15歲），對象將會(huì)被晉升到老年代。

當(dāng)老年代無法為新的大對象分配足夠的空間，或者老年代中存放的對象已經(jīng)占滿了老年代空間時(shí)，會(huì)觸發(fā) Full GC 來嘗試釋放未使用的對象，以騰出空間。Full GC 會(huì)對整個(gè)堆進(jìn)行垃圾回收。如果 Full GC 依然無法回收掉老年代的對象，那么當(dāng)對象繼續(xù)放入老年代時(shí)，就會(huì)拋出 Out Of Memory 異常。

使用以下JVM參數(shù)，可以調(diào)整新生代中 Eden 空間與 Survivor 空間的比例：

-XX:SurvivorRatio

例如，如果設(shè)置 -XX:SurvivorRatio=8，表示每個(gè) Survivor 空間的大小是 Eden 空間大小的 1/8

垃圾回收器

垃圾回收器是垃圾回收算法的具體實(shí)現(xiàn)，Java虛擬機(jī)中的垃圾回收器有多種類型，由于垃圾回收器分為年輕代和老年代，除了 G1 之外其他垃圾回收器必須成對組合進(jìn)行使用。具體的組合關(guān)系如下圖：

總結(jié)起來，目前還在流行的就是以下幾種：

Serial - Serial OldParNew - CMSParallel Scavenge - Parallel OldG1

Serial - Serial Old

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以指定使用 Java 虛擬機(jī)使用 Serial 垃圾回收器組合，即同時(shí)使用 Serial 收集器（新生代）和 Serial Old 收集器（老年代）：

-XX:+UseSerialGC

年輕代 Serial 垃圾回收器

Serial 垃圾回收器是 Java 虛擬機(jī)中最基本的垃圾回收器之一，主要用于新生代的垃圾回收。它的特點(diǎn)和工作原理如下：

工作方式：Serial 垃圾回收器使用單線程進(jìn)行垃圾回收操作，因此也稱為串行垃圾回收器。它通過復(fù)制算法算來管理新生代的內(nèi)存空間。Stop-the-World：在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，Serial 垃圾回收器會(huì)觸發(fā)一個(gè)停止所有應(yīng)用線程的停頓事件，這被稱為“Stop-the-World”事件。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，所有應(yīng)用程序的執(zhí)行都會(huì)暫停，直到垃圾回收完成。適用場景：由于其單線程執(zhí)行的特點(diǎn)，Serial 垃圾回收器適合于簡單的客戶端應(yīng)用程序或者對資源要求較少的場景。它的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡單，對系統(tǒng)資源消耗較低，但也因?yàn)閱尉€程執(zhí)行的緣故，在多核處理器上不能充分利用硬件并行性能。配對關(guān)系：Serial 垃圾回收器通常與 Serial Old 垃圾回收器組合使用，形成串行收集器組合。這種組合適合于資源有限、對垃圾回收性能要求不高的場景。

老年代 Serial Old 垃圾回收器

Serial Old 是 Serial 收集器在老年代的應(yīng)用。它的特點(diǎn)和工作原理如下：

單線程執(zhí)行：和 Serial 收集器一樣，Serial Old 也是單線程執(zhí)行的。這意味著在進(jìn)行老年代的垃圾回收時(shí)，只有一個(gè)線程在執(zhí)行回收操作。這種設(shè)計(jì)簡單而有效，但也限制了其在多核處理器上的并行能力。標(biāo)記-整理算法：Serial Old 使用標(biāo)記-整理（Mark-Compact）算法進(jìn)行垃圾回收。這種算法首先標(biāo)記出所有存活的對象，然后將它們向一端移動(dòng)，之后清理掉未使用的內(nèi)存空間，從而整理出連續(xù)的內(nèi)存空間，為新對象的分配提供空間。適用場景：Serial Old 主要適用于簡單的客戶端應(yīng)用或者小型應(yīng)用場景，例如桌面應(yīng)用或者低流量的服務(wù)端應(yīng)用。這些應(yīng)用通常對資源消耗和垃圾回收停頓時(shí)間的要求相對較低，可以接受偶爾的較長停頓時(shí)間。配對關(guān)系：Serial Old 垃圾回收器通常與 Serial 垃圾回收器組合使用，形成串行收集器組合。這種組合適合于資源有限、對垃圾回收性能要求不高的場景。

ParNew - CMS

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以指定使用 Java 虛擬機(jī)指定使用 ParNew 垃圾回收器（新生代）：

-XX UseParNewGC

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以指定使用 Java 虛擬機(jī)指定使用 CMS 垃圾回收器（老年代）：

-XX:+UseConcMarkSweepGC

年輕代 ParNew 垃圾回收器

ParNew 垃圾回收器是用于新生代的并行垃圾回收器。它主要與 CMS 垃圾回收器結(jié)合使用，用于提高新生代的垃圾回收效率。它的特點(diǎn)和工作原理如下：

并行執(zhí)行：ParNew 垃圾回收器使用多線程并行執(zhí)行垃圾回收操作。與 Serial 垃圾回收器不同，ParNew 可以利用多核處理器的優(yōu)勢，在多個(gè)線程之間并行地執(zhí)行垃圾回收任務(wù)，從而提高回收效率。與 CMS 垃圾回收器結(jié)合：ParNew 垃圾回收器通常與 CMS 垃圾回收器組合使用。CMS 負(fù)責(zé)老年代的并發(fā)標(biāo)記和清理，而 ParNew 則負(fù)責(zé)新生代的并行垃圾回收。這種組合能夠在盡量減少應(yīng)用程序停頓的同時(shí)，高效地管理整個(gè)堆內(nèi)存。Stop-the-World：盡管 ParNew 使用并行執(zhí)行，但在執(zhí)行 Full GC 時(shí)，仍然會(huì)觸發(fā)停頓事件（Stop-the-World）。這時(shí)所有的應(yīng)用線程都會(huì)暫停，以確保垃圾回收器能夠正確地清理整個(gè)堆內(nèi)存。性能調(diào)優(yōu)：可以通過 JVM 的啟動(dòng)參數(shù)來配置 ParNew 垃圾回收器的線程數(shù)目、堆內(nèi)存大小等參數(shù)，以達(dá)到最佳的性能和響應(yīng)時(shí)間。

老年代 CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾回收器

CMS 垃圾回收器使用并發(fā)標(biāo)記（Concurrent Marking）來避免在大部分回收過程中停止應(yīng)用程序的執(zhí)行。它的核心思想是在盡可能短的停頓時(shí)間內(nèi)完成大部分垃圾回收工作。

CMS執(zhí)行步驟：

初始標(biāo)記：用極短的時(shí)間標(biāo)記出 GC Root 能直接關(guān)聯(lián)到的對象。并發(fā)標(biāo)記：并發(fā)地標(biāo)記出所有存活的對象，用戶線程不需要暫停。重新標(biāo)記：由于并發(fā)標(biāo)記階段有些對象會(huì)發(fā)生了變化，存在錯(cuò)標(biāo)、漏標(biāo)等情況，需要重新標(biāo)記。并發(fā)清理：清理死亡的對象，用戶線程不需要暫停。

CMS垃圾回收器存在的問題：

CMS 使用了標(biāo)記-清除算法，在垃圾收集結(jié)束之后會(huì)出現(xiàn)大量的內(nèi)存碎片，CMS 會(huì)在 Full GC 時(shí)進(jìn)行碎片的整理。這樣會(huì)導(dǎo)致用戶線程暫停，以下虛擬機(jī)參數(shù)指定次數(shù)不壓縮的 Full GC 后，執(zhí)行一次帶壓縮的 Full GC。默認(rèn)值為0，表示每次進(jìn)入 Full GC 時(shí)都進(jìn)行碎片整理：-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=N

無法處理在并發(fā)清理過程中產(chǎn)生的浮動(dòng)垃圾，不能做到完全的垃圾回收，也就是 CMS 過程中最后一步時(shí)候產(chǎn)生的垃圾對象沒有辦法被清理。如果老年代內(nèi)存不足無法分配對象，CMS 就會(huì)退化成 Serial Old 單線程回收老年代。

Parallel Scavenge - Parallel Old

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)任意一個(gè)，都可以告訴虛擬機(jī)使用這個(gè)組合：

-XX:+UseParallelGC

-XX:+UseParallelOldGC

年輕代 Parallel Scavenge 垃圾回收器

Parallel Scavenge是 JDK8 默認(rèn)的年輕代垃圾回收器，多線程并行回收，關(guān)注的是系統(tǒng)的吞吐量。具備自動(dòng)調(diào)整堆內(nèi)存大小的特點(diǎn)。

Parallel Scavenge允許手動(dòng)設(shè)置最大暫停時(shí)間和吞吐量，垃圾回收器會(huì)通過自動(dòng)調(diào)整堆大小盡量滿足設(shè)置的最大暫停時(shí)間和吞吐量，當(dāng)堆較小時(shí)，回收所需要的時(shí)間自然會(huì)縮短，從而提升了最大暫停時(shí)間和吞吐量。

Oracle 官方建議在使用這個(gè)組合時(shí)，不要設(shè)置堆內(nèi)存的最大值，垃圾回收器會(huì)根據(jù)最大暫停時(shí)間和吞吐量自動(dòng)調(diào)整內(nèi)存大小。

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以設(shè)置期望的最大垃圾收集停頓時(shí)間，單位毫秒：

-XX:MaxGCPauseMillis=n

使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以設(shè)置垃圾收集時(shí)間占總時(shí)間的比例，套入公式 1 / (1 + n) 就能得到具體的比例，假設(shè)此處 n 設(shè)置為19，則比例為 5%：

--GCTimeRatio=n

以下虛擬機(jī)參數(shù)可以讓垃圾回收器根據(jù)吞吐量和最大停頓的毫秒數(shù)自動(dòng)調(diào)整內(nèi)存大小

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy

老年代 Parallel Old 垃圾回收器

Parallel Old 垃圾收集器與 Parallel Scavenge 垃圾收集器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)全局并行的垃圾收集。它們都使用多線程來加速垃圾收集過程，以提高垃圾收集的吞吐量和效率。

G1（Garbage-First）垃圾收集器

G1（Garbage-First）垃圾回收器是Java虛擬機(jī)中一種現(xiàn)代化的垃圾回收器，它在 JDK 7 中首次推出，并在 JDK 9 及以后的版本中繼續(xù)得到改進(jìn)和優(yōu)化。G1 能夠同時(shí)處理新生代和老年代的垃圾回收，不像之前介紹的那些要配對使用。JDK 9 之后默認(rèn)的垃圾回收器是 G1 垃圾回收器。Parallel Scavenge 關(guān)注吞吐量，允許用戶設(shè)置最大暫停時(shí)間，但是會(huì)減少年輕代可用空間的大小。CMS 關(guān)注暫停時(shí)間，但是吞吐量方面會(huì)下降。而 G1 設(shè)計(jì)目標(biāo)就是將上述兩種垃圾回收器的優(yōu)點(diǎn)融合：

支持巨大的堆空間回收，并有較高的吞吐量。支持多 CPU 并行垃圾回收。允許用戶設(shè)置最大暫停時(shí)間。

JDK8 的較新版本和 JDK9 之后強(qiáng)烈建議使用 G1 垃圾回收器，使用以下虛擬機(jī)參數(shù)可以開啟 G1，JDK 9 以后默認(rèn)使用 G1：

-XX:+UseG1GC

內(nèi)存結(jié)構(gòu)

G1 的整個(gè)堆會(huì)被劃分成多個(gè)大小相等的區(qū)域，稱之為區(qū)（Region），區(qū)不要求是連續(xù)的。分為 Eden 、Survivor 、Old 區(qū)。Region 的大小通過（堆空間大小 / 2048）計(jì)算得到。

通過以下虛擬機(jī)參數(shù)可以指定 Region的大小，Region 大小必須是2的指數(shù)冪，取值范圍從1M 到 32M：

-XX:G1HeapRegionSize=32m

G1 垃圾回收器有兩種回收方式：

年輕代回收（Young GC） - 只處理 Eden 和 Survivor 等年輕代區(qū)域混合回收（Mixed GC）- 年輕代和老年代都會(huì)處理

年輕代回收

年輕代回收（Young GC），回收 Eden 區(qū)和 Survivor 區(qū)中不用的對象。會(huì)導(dǎo)致STW，G1 中可以通過參數(shù)，通過設(shè)置每次垃圾回收時(shí)的最大暫停時(shí)間毫秒數(shù)，G1 垃圾回收器會(huì)盡可能地保證暫停時(shí)間。

-XX:MaxGCPauseMillis=200

新創(chuàng)建的對象會(huì)存放在 Eden 區(qū)。當(dāng) G1 判斷年輕代區(qū)不足，無法分配對象時(shí)需要回收時(shí)會(huì)執(zhí)行Young GC。Young GC 首先會(huì)標(biāo)記出 Eden 和 Survivor 區(qū)域中的存活對象。根據(jù)配置的最大暫停時(shí)間選擇某些區(qū)域?qū)⒋婊顚ο髲?fù)制到一個(gè)新的 Survivor 區(qū)中（年齡+1），然后清空這些區(qū)域。

G1 在進(jìn)行 Young GC 的過程中會(huì)去記錄每次垃圾回收時(shí)每個(gè) Eden 區(qū)和 Survivor 區(qū)的平均耗時(shí)，以作為下次回收時(shí)的參考依據(jù)。這樣就可以根據(jù)配置的最大暫停時(shí)間計(jì)算出本次回收時(shí)最多能回收多少個(gè) Region 區(qū)域了。例如，最大暫停時(shí)間200毫秒，平均每個(gè) Region 回收需要40毫秒，那么這次回收最多只能回收 4個(gè) Region。

后續(xù) Young GC 時(shí)與之前相同，只不過 Survivor 區(qū)中存活對象會(huì)被搬運(yùn)到另一個(gè) Survivor 區(qū)，當(dāng)某個(gè)存活對象的年齡到達(dá)閾值（默認(rèn)15），將被放入老年代。

部分對象如果大小超過 Region 的一半，會(huì)直接放入老年代，這類老年代被稱為 Humongous 區(qū)。比如堆內(nèi)存是4G，每個(gè) Region 是2M，只要一個(gè)大對象超過了 1M 就被放入 Humongous 區(qū)，如果對象過大會(huì)橫跨多個(gè)Region 。

混合回收（Mixed GC）

多次回收之后，會(huì)出現(xiàn)很多 Old 老年代區(qū)，此時(shí)總堆占有率達(dá)到閾值時(shí)（默認(rèn)為 45%）會(huì)啟動(dòng) Mixed GC 回收所有年輕代和部分老年代的對象以及大對象區(qū)。采用復(fù)制算法來完成。通過以下虛擬機(jī)參數(shù)可以配置這個(gè)閾值：

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45

混合回收的基本步驟：

初始標(biāo)記階段（Initial Marking Phase）：標(biāo)記 GC Root 直接引用的對象為存活。并發(fā)標(biāo)記階段（Concurrent Marking Phase）：將第一步中標(biāo)記的對象引用的對象，標(biāo)記為存活。最終標(biāo)記階段（Final Marking Phase）：處理在并發(fā)標(biāo)記期間應(yīng)用程序有可能更新的引用關(guān)系，確保標(biāo)記的準(zhǔn)確性。并發(fā)清理階段（Concurrent Cleanup Phase）：將存活對象復(fù)制到別的 Region，由于使用復(fù)制算法，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

G1 對老年代的清理會(huì)優(yōu)先選擇存活度最低的區(qū)域（就是垃圾最多）來進(jìn)行回收，這樣可以保證回收效率最高，這也是G1（Garbage first）名稱的由來。 如果清理過程中發(fā)現(xiàn)沒有足夠的空 Region 存放轉(zhuǎn)移的對象，會(huì)出現(xiàn) Full GC 。單線程執(zhí)行標(biāo)記-整理算法，此時(shí)會(huì)導(dǎo)致用戶線程的暫停。所以盡量保證應(yīng)該用的堆內(nèi)存有一定多余的空間。

垃圾回收器的選擇

垃圾回收器的組合關(guān)系雖然很多，但是針對幾個(gè)特定的版本，比較好的組合選擇如下：

JDK8 及之前：ParNew + CMS（關(guān)注暫停時(shí)間）、Parallel Scavenge + Parallel Old (關(guān)注吞吐量） 、G1（JDK8的前期版本及JDK8前的版本不建議，因?yàn)椴惶晟戚^，適用于堆內(nèi)存較大并且關(guān)注暫停時(shí)間）JDK9 之后：G1（默認(rèn)），從 JDK9 之后，由于 G1 日趨成熟，JDK 默認(rèn)的垃圾回收器已經(jīng)修改為G1，所以強(qiáng)烈建議在生產(chǎn)環(huán)境上使用G1。

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