引入

既然我们已经有了前面几个强大的 GC ，为什么还要发布 Garbage First（G1）GC？

• 原因就在于应用程序所应对的业务越来越庞大、复杂，用户越来越多，没有GC就不能保证应用程序正常进行，而经常造成STW的GC又跟不上实际的需求，所以才会不断地尝试对GC进行优化。G1（Garbage-First）垃圾回收器是在Java7 update4之后引入的一个新的垃圾回收器，是当今收集器技术发展的最前沿成果之一。

• 与此同时，为了适应现在不断扩大的内存和不断增加的处理器数量，进一步降低暂停时间（pause time），同时兼顾良好的吞吐量。

• 官方给G1设定的目标是在延迟可控的情况下获得尽可能高的吞吐量，所以才担当起“全功能收集器”的重任与期望。

引入

• 在JDK1.5时期，Hotspot推出了一款在强交互应用中几乎可认为有划时代意义的垃圾收集器：CMS（Concurrent-Mark-Sweep）收集器，这款收集器是HotSpot虚拟机中第一款真正意义上的并发收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工作。
• CMS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。停顿时间越短（低延迟）就越适合与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验。
  • 目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视服务的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。CMS收集器就非常符合这类应用的需求。
• CMS的垃圾收集算法采用标记-清除算法，并且也会”Stop-the-World”
• 不幸的是，CMS作为老年代的收集器，却无法与JDK1.4.0中已经存在的新生代收集器Parallel Scavenge配合工作（因为实现的框架不一样，没办法兼容使用），所以在JDK1.5中使用CMS来收集老年代的时候，新生代只能选择ParNew或者Serial收集器中的一个。
• 在G1出现之前，CMS使用还是非常广泛的。一直到今天，仍然有很多系统使用CMS GC。

引入

HotSpot的年轻代中除了拥有ParNew收集器是基于并行回收的以外，Parallel Scavenge收集器（简称Parallel收集器）同样也采用了复制算法、并行回收和”Stop the World”机制。

与ParNew比较

那么Parallel收集器的出现是否多此一举？

• 和ParNew收集器不同，Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量（Throughput），它也被称为吞吐量优先的垃圾收集器。
• 自适应调节策略也是Parallel Scavenge与ParNew一个重要区别。（动态调整内存分配情况，以达到一个最优的吞吐量或低延迟）

说明

• 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。因此，常见在服务器环境中使用。例如，那些执行批量处理、订单处理、工资支付、科学计算的应用程序。

• Parallel 收集器在JDK1.6时提供了用于执行老年代垃圾收集的 Parallel Old 收集器，用来代替老年代的Serial Old收集器。

• Parallel Old收集器采用了标记-压缩算法，但同样也是基于并行回收和”Stop-the-World”机制。

• 在程序吞吐量优先的应用场景中，Parallel收集器和Parallel Old收集器的组合，在server模式下的内存回收性能很不错。

2. 在Java8中，默认是此垃圾收集器。

图示

相关JVM参数

1. -XX:+UseParallelGC

   手动指定年轻代使用Parallel并行收集器执行内存回收任务。

2. -XX:+UseParallelOldGC

   手动指定老年代使用ParallelOld并行回收收集器。

上面两个参数分别适用于新生代和老年代。jdk8是默认开启的。默认开启一个，另一个也会被开启。（互相激活）

3. -XX:ParallelGCThreads

   设置年轻代并行收集器的线程数。一般地，最好与CPU数量相等，以避免过多的线程数影响垃圾收集性能。

   • 在默认情况下，当CPU数量小于8个，ParallelGCThreads的值等于CPU数量。

   • 当CPU数量大于8个，ParallelGCThreads的值等于3+[5*CPU_Count]/8]

4. -XX:MaxGCPauseMillis

   设置垃圾收集器最大停顿时间（即STW的时间）。单位是毫秒。

   • 为了尽可能地把停顿时间控制在XX:MaxGCPauseMillis 以内，收集器在工作时会调整Java堆大小或者其他一些参数。
   • 对于用户来讲，停顿时间越短体验越好。但是在服务器端，我们注重高并发，整体的吞吐量。所以服务器端适合Parallel，进行控制。
   • 该参数使用需谨慎。

5. -XX:GCTimeRatio

   垃圾收集时间占总时间的比例，即等于 1 / (N+1) ，用于衡量吞吐量的大小。

   • 取值范围(0, 100)。默认值99，也就是垃圾回收时间占比不超过1。
   • 与前一个-XX:MaxGCPauseMillis参数有一定矛盾性，STW暂停时间越长，Radio参数就容易超过设定的比例。
   • 如果把此参数设置为19，那允许的最大GC时间就占总时间的5%（即1/（19+1）），默认值为99，就是允许最大1%（即1/（99+1））的垃圾收集时间。

引入

• 如果说Serial GC是年轻代中的单线程垃圾收集器，那么ParNew收集器则是Serial收集器的多线程版本。
  • Par意思是Parallel的缩写，New：意思是只能处理新生代
• ParNew 收集器除了采用并行回收的方式执行内存回收外，两款垃圾收集器之间几乎没有任何区别。ParNew收集器在年轻代中同样也是采用复制算法、”Stop-the-World”机制。
• ParNew 是很多JVM运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。

引入

• Serial收集器是最基本、历史最悠久的垃圾收集器。JDK1.3之前回收新生代唯一的选择。

• Serial收集器作为HotSpot中Client模式下的默认新生代垃圾收集器。

引入

垃圾收集机制是Java的招牌能力，极大地提高了开发效率。
那么，Java常见的垃圾收集器有哪些？

指标

1. 吞吐量：运行用户代码的时间占总运行时间的比例。

   • （总运行时间 = 程序的运行时间 + 内存回收的时间）

2. 垃圾收集开销：吞吐量的补数，垃圾收集所用时间与总运行时间的比例。

3. 暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间。

4. 收集频率：相对于应用程序的执行，收集操作发生的频率。

5. 内存占用：Java堆区所占的内存大小。

6. 快速：一个对象从诞生到被回收所经历的时间。

垃圾回收器概述

• 垃圾收集器没有在规范中进行过多的规定，可以由不同的厂商、不同版本的JVM来实现。

• 由于JDK的版本处于高速迭代过程中，因此Java发展至今已经衍生了众多的GC版本。

• 从不同角度分析垃圾收集器，可以将GC分为不同的类型。

引入

我们希望能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保留在内存中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是很紧张，则可以抛弃这些对象。

在JDK1.2版之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为：

• 强引用（Strong Reference）
• 软引用（Soft Reference）
• 弱引用（Weak Reference）
• 虚引用（Phantom Reference）

这4种引用强度依次逐渐减弱。

除强引用外，其他3种引用均可以在java.lang.ref包中找到它们的身影。如下图，显示了这3种引用类型对应的类，开发人员可以在应用程序中直接使用它们。

安全点(Safepoint)

概念

程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在特定的位置才能停顿下来开始GC，这些位置称为“安全点（Safepoint）”。

Safe Point的选择很重要，如果太少可能导致GC等待的时间太长，如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂，通常会根据“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准。比如：选择一些执行时间较长的指令作为Safe Point，如方法调用、循环跳转和异常跳转等。