Hotspot中有哪些垃圾回收器？

　　以上是 HotSpot 虛擬機(jī)中的 7 個(gè)垃圾收集器，連線表示垃圾收集器可以配合使用。

　　單線程與多線程: 單線程指的是垃圾收集器只使用一個(gè)線程進(jìn)行收集，而多線程使用多個(gè)線程;

　　串行與并行: 串行指的是垃圾收集器與用戶程序交替執(zhí)行，這意味著在執(zhí)行垃圾收集的時(shí)候需要停頓用戶程序;并形指的是垃圾收集器和用戶程序同時(shí)執(zhí)行。除了 CMS 和 G1 之外，其它垃圾收集器都是以串行的方式執(zhí)行。

　　1、Serial 收集器

　　Serial 翻譯為串行，也就是說它以串行的方式執(zhí)行。

　　它是單線程的收集器，只會(huì)使用一個(gè)線程進(jìn)行垃圾收集工作。

　　它的優(yōu)點(diǎn)是簡單高效，對(duì)于單個(gè) CPU 環(huán)境來說，由于沒有線程交互的開銷，因此擁有最高的單線程收集效率。

　　它是 Client 模式下的默認(rèn)新生代收集器，因?yàn)樵谟脩舻淖烂鎽?yīng)用場景下，分配給虛擬機(jī)管理的內(nèi)存一般來說不會(huì)很大。Serial 收集器收集幾十兆甚至一兩百兆的新生代停頓時(shí)間可以控制在一百多毫秒以內(nèi)，只要不是太頻繁，這點(diǎn)停頓是可以接受的。

　　2、ParNew 收集器

　　它是 Serial 收集器的多線程版本。

　　是 Server 模式下的虛擬機(jī)首選新生代收集器，除了性能原因外，主要是因?yàn)槌?Serial 收集器，只有它能與 CMS 收集器配合工作。

　　默認(rèn)開啟的線程數(shù)量與 CPU 數(shù)量相同，可以使用 -XX:ParallelGCThreads 參數(shù)來設(shè)置線程數(shù)。

　　3、Parallel Scavenge 收集器

　　與 ParNew 一樣是多線程收集器。

　　其它收集器關(guān)注點(diǎn)是盡可能縮短垃圾收集時(shí)用戶線程的停頓時(shí)間，而它的目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量，它被稱為“吞吐量優(yōu)先”收集器。這里的吞吐量指 CPU 用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間占總時(shí)間的比值。

　　停頓時(shí)間越短就越適合需要與用戶交互的程序，良好的響應(yīng)速度能提升用戶體驗(yàn)。而高吞吐量則可以高效率地利用 CPU 時(shí)間，盡快完成程序的運(yùn)算任務(wù)，主要適合在后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的任務(wù)。

　　縮短停頓時(shí)間是以犧牲吞吐量和新生代空間來換取的: 新生代空間變小，垃圾回收變得頻繁，導(dǎo)致吞吐量下降。

　　可以通過一個(gè)開關(guān)參數(shù)打開 GC 自適應(yīng)的調(diào)節(jié)策略(GC Ergonomics)，就不需要手動(dòng)指定新生代的大小(-Xmn)、Eden 和 Survivor 區(qū)的比例、晉升老年代對(duì)象年齡等細(xì)節(jié)參數(shù)了。虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或者最大的吞吐量。

　　4、Serial Old 收集器

　　是 Serial 收集器的老年代版本，也是給 Client 模式下的虛擬機(jī)使用。如果用在 Server 模式下，它有兩大用途:

　　在 JDK 1.5 以及之前版本(Parallel Old 誕生以前)中與 Parallel Scavenge 收集器搭配使用。

　　作為 CMS 收集器的后備預(yù)案，在并發(fā)收集發(fā)生 Concurrent Mode Failure 時(shí)使用。

　　5、Parallel Old 收集器

　　是 Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。

　　在注重吞吐量以及 CPU 資源敏感的場合，都可以優(yōu)先考慮 Parallel Scavenge 加 Parallel Old 收集器。

　　6、CMS 收集器

　　CMS(Concurrent Mark Sweep)，Mark Sweep 指的是標(biāo)記 - 清除算法。

　　分為以下四個(gè)流程：

　　初始標(biāo)記: 僅僅只是標(biāo)記一下 GC Roots 能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，速度很快，需要停頓。

　　并發(fā)標(biāo)記: 進(jìn)行 GC Roots Tracing 的過程，它在整個(gè)回收過程中耗時(shí)最長，不需要停頓。

　　重新標(biāo)記: 為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，需要停頓。

　　并發(fā)清除: 不需要停頓。

　　在整個(gè)過程中耗時(shí)最長的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過程中，收集器線程都可以與用戶線程一起工作，不需要進(jìn)行停頓。

　　具有以下缺點(diǎn)：

　　吞吐量低: 低停頓時(shí)間是以犧牲吞吐量為代價(jià)的，導(dǎo)致 CPU 利用率不夠高。

　　無法處理浮動(dòng)垃圾，可能出現(xiàn) Concurrent Mode Failure。浮動(dòng)垃圾是指并發(fā)清除階段由于用戶線程繼續(xù)運(yùn)行而產(chǎn)生的垃圾，這部分垃圾只能到下一次 GC 時(shí)才能進(jìn)行回收。由于浮動(dòng)垃圾的存在，因此需要預(yù)留出一部分內(nèi)存，意味著 CMS 收集不能像其它收集器那樣等待老年代快滿的時(shí)候再回收。如果預(yù)留的內(nèi)存不夠存放浮動(dòng)垃圾，就會(huì)出現(xiàn) Concurrent Mode Failure，這時(shí)虛擬機(jī)將臨時(shí)啟用 Serial Old 來替代 CMS。

　　標(biāo)記 - 清除算法導(dǎo)致的空間碎片，往往出現(xiàn)老年代空間剩余，但無法找到足夠大連續(xù)空間來分配當(dāng)前對(duì)象，不得不提前觸發(fā)一次 Full GC。

　　7、G1 收集器

　　G1(Garbage-First)，它是一款面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器，在多 CPU 和大內(nèi)存的場景下有很好的性能。HotSpot 開發(fā)團(tuán)隊(duì)賦予它的使命是未來可以替換掉 CMS 收集器。

　　堆被分為新生代和老年代，其它收集器進(jìn)行收集的范圍都是整個(gè)新生代或者老年代，而 G1 可以直接對(duì)新生代和老年代一起回收。

　　G1 把堆劃分成多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域(Region)，新生代和老年代不再物理隔離。

　　通過引入 Region 的概念，從而將原來的一整塊內(nèi)存空間劃分成多個(gè)的小空間，使得每個(gè)小空間可以單獨(dú)進(jìn)行垃圾回收。這種劃分方法帶來了很大的靈活性，使得可預(yù)測的停頓時(shí)間模型成為可能。通過記錄每個(gè) Region 垃圾回收時(shí)間以及回收所獲得的空間(這兩個(gè)值是通過過去回收的經(jīng)驗(yàn)獲得)，并維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收價(jià)值最大的 Region。

　　每個(gè) Region 都有一個(gè) Remembered Set，用來記錄該 Region 對(duì)象的引用對(duì)象所在的 Region。通過使用 Remembered Set，在做可達(dá)性分析的時(shí)候就可以避免全堆掃描。

　　如果不計(jì)算維護(hù) Remembered Set 的操作，G1 收集器的運(yùn)作大致可劃分為以下幾個(gè)步驟:

　　初始標(biāo)記

　　并發(fā)標(biāo)記

　　最終標(biāo)記: 為了修正在并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分標(biāo)記記錄，虛擬機(jī)將這段時(shí)間對(duì)象變化記錄在線程的 Remembered Set Logs 里面，最終標(biāo)記階段需要把 Remembered Set Logs 的數(shù)據(jù)合并到 Remembered Set 中。這階段需要停頓線程，但是可并行執(zhí)行。

　　篩選回收: 首先對(duì)各個(gè) Region 中的回收價(jià)值和成本進(jìn)行排序，根據(jù)用戶所期望的 GC 停頓時(shí)間來制定回收計(jì)劃。此階段其實(shí)也可以做到與用戶程序一起并發(fā)執(zhí)行，但是因?yàn)橹换厥找徊糠?Region，時(shí)間是用戶可控制的，而且停頓用戶線程將大幅度提高收集效率。

　　具備如下特點(diǎn):

　　空間整合: 整體來看是基于“標(biāo)記 - 整理”算法實(shí)現(xiàn)的收集器，從局部(兩個(gè) Region 之間)上來看是基于“復(fù)制”算法實(shí)現(xiàn)的，這意味著運(yùn)行期間不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。

　　可預(yù)測的停頓：能讓使用者明確指定在一個(gè)長度為 M 毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在 GC 上的時(shí)間不得超過 N 毫秒。