JVM常见垃圾收集器学习指南

前言

  • 垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具体实现
  • 本文将对市面上常见的垃圾收集器类型进行讲解,希望你们会喜欢

垃圾收集器类型

  • 垃圾收集器 是 垃圾收集算法 的具体实现
  • 现在主流的垃圾收集器有 7 种:

  • 我们会根据需求场景的不同,选择不同特点的垃圾收集器

下面我会详细介绍。

1. Serial收集器

1.1 定义

最基本、发展历史最长的垃圾收集器

1.2 优点

  • 并发收集 在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有工作线程(Stop The World),直到收集结束。

暂停工作线程 是在用户不可见的情况下进行

注:并发 与 并行的区别 a. 并发:在 某一时段内,交替执行多个任务(即先处理A再处理B,循环该过程) b. 并行:在 某一时刻内,同时执行多个任务(即同时处理A、B)

  • 单线程 只使用 一条线程 完成垃圾收集(GC线程)
  • 效率高 对于限定单CPU环境来说,Serial收集器没有线程交互开销(专一做垃圾收集),拥有更高的单线程收集效率。

垃圾收集高效,即其他工作线程停顿时间短(可控制在100ms内),只要垃圾收集发生的频率不高,完全可以接受。

1.3 使用的垃圾收集算法

复制 算法

1.4 应用场景

客户端模式下,虚拟机的 新生代区域

1.5 工作流程

2. Serial Old收集器

2.1 定义

Serial收集器 应用在老年代区域 的版本

2.2 优点

并发、单线程、效率高

Serial收集器,此处不作过多描述

2.3 使用的垃圾收集算法

标记-整理 算法

2.4 应用场景

  • 在客户端模式下,虚拟机的老年代区域
  • 服务器模式下:

    Parallel Scavenge 收集器搭配使用

    作为CMS收集器的后备预案,在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用

2.5 工作流程

3. ParNew 收集器

3.1 定义

Serial收集器 的 多线程 版本。

3.2 优点

  • 并发收集 在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有工作线程(Stop The World),直到收集结束。

暂停工作线程 是在用户不可见的情况下进行

  • 多线程收集 使用 多条垃圾收集线程(GC线程) 完成垃圾收集

由于存在线程交互的开销,所以在单CPU环境下,性能差于 Serial收集器

  • CMS收集器配合工作 目前,只有ParNew 收集器能与 CMS收集器 配合工作
  • 由于CMS收集器使用广泛,所以该特点非常重要。
  • 关于CMS收集器 下面会详细说明

3.3 使用的垃圾收集算法

复制 算法

3.4 应用场景

服务器模式下,虚拟机的 新生代区域

多线程收集

3.5 工作流程

4. Parallel Scavenge收集器

4.1 定义

ParNew 收集器的升级版

4.2 特点

  • 具备ParNew 收集器并发、多线程收集的特点
  • 以达到 可控制吞吐量 为目标 其他收集器的目标是: 尽可能缩短 垃圾收集时间,而Parallel Scavenge收集器的目标则是:达到 可控制吞吐量
  • 吞吐量:CPU用于运行用户代码的时间 与 CPU总消耗时间(运行用户代码时间+垃圾收集时间)的比值
  • 如:虚拟机总共运行100分钟,其中垃圾收集时间=1分钟、运行用户代码时间 = 99分钟,那吞吐量 = 99 / 100 = 99%
  • 自适应 该垃圾收集器能根据当前系统运行情况,动态调整自身参数,从而达到最大吞吐量的目标。
  • 该特性称为:GC 自适应的调节策略
  • 这是Parallel Scavenge收集器与 ParNew 收集器 最大的区别

4.3 使用的垃圾收集算法

复制 算法

4.4 应用场景

服务器模式下,虚拟机的 新生代区域

4.5 工作流程

5. Parallel Old收集器

5.1 定义

Parallel Scavenge收集器 应用在老年代区域 的版本

5.2 特点

以达到 可控制吞吐量 为目标、自适应调节、多线程收集

Parallel Scavenge收集器

5.3 使用的垃圾收集算法

标记-整理 算法

5.4 应用场景

服务器模式下,虚拟机的 老年代区域

5.5 工作流程

6. CMS收集器

6.1 定义

Concurrent Mark Sweep,基于 标记-清除算法的收集器

6.2 特点

6.2.1 优点

  • 并行 用户线程 & 垃圾收集线程同时进行。

即在进行垃圾收集时,用户还能工作。

  • 单线程收集 只使用 一条线程 完成垃圾收集(GC线程)
  • 垃圾收集停顿时间短 该收集器的目标是: 获取最短回收停顿时间 ,即希望 系统停顿的时间 最短,提高响应速度

6.2.2 缺点

  • 总吞吐量会降低 因为该收集器对CPU资源非常敏感,在并发阶段,虽不会导致用户线程停顿,但会因为占用部分线程(CPU资源)而导致应用程序变慢,总吞吐量会降低
  • 无法处理浮动垃圾 由于 并发清理时 用户线程还在运行,所以会有新的垃圾不断产生(即浮动垃圾),只能等到留待下一次GC时再清理掉。
  • 因为这一部分垃圾出现在标记过程之后,所以CMS无法在当次GC中处理掉它们
  • 因此,CMS无法等到老年代被填满再进行Full GC,CMS需要预留一部分空间。即所谓的:可能出现Concurrent Mode Failure失败而导致另一次Full GC产生。
  • 垃圾收集后会产生大量内存空间碎片 因为 CMS收集器是基于“标记-清除”算法的。

6.3 使用的垃圾收集算法

标记-清除 算法

6.4 应用场景

重视应用的响应速度、希望系统停顿时间最短的场景

如互联网移动端应用

6.5 工作流程

  • CMS 收集器 是基于 标记-清除算法实现的收集器,工作流程较为复杂:(分为四个步骤)

    初始标记

    并发标记

    重新标记

    并发清除

  • 下面用一张图详细说明工作流程:

  • 由于整个过程中,耗时最长的并发标记 和 并发清除过程都可与用户线程一起进行
  • 所以,CMS收集器的垃圾收集过程可看作是与用户线程 并发执行的。

7. G1 收集器

7.1 定义

最新、技术最前沿的垃圾收集器

7.2 特点

  • 并行 用户线程 & 垃圾收集线程同时进行。

即在进行垃圾收集时,用户还能工作

  • 多线程 即使用 多条垃圾收集线程(GC线程) 进行垃圾收集

并发 & 并行 充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势 来缩短 垃圾收集的停顿时间

  • 垃圾回收效率高 G1 收集器是 针对性 对 Java堆内存区域进行垃圾收集,而非每次都对整个 Java 堆内存区域进行垃圾收集。
  • G1收集器除了将 Java 堆内存区域分为新生代 & 老年代之外,还会细分为许多个大小相等的独立区域( Region),然后G1收集器会跟踪每个 Region里的垃圾价值大小,并在后台维护一个列表;每次回收时,会根据允许的垃圾收集时间 优先回收价值最大的Region,从而避免了对整个Java堆内存区域进行垃圾收集,从而提高效率。
  • 因为上述机制,G1收集器还能建立可预测的停顿时间模型:即让 使用者 明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得从超出N毫秒。即具备实时性
  • 分代收集 同时应用在 内存区域的新生代 & 老年代
  • 不会产生内存空间碎片

    从整体上看,G1 收集器是基于 标记-整理算法实现的收集器

    从局部上看,是基于 复制算法 实现 上述两种算法意味着 G1 收集器不会产生内存空间碎片。

7.3 使用的垃圾收集算法

  • 对于新生代:复制算法
  • 对于老年代:标记 - 整理算法

7.4 应用场景

服务器端虚拟机的内存区域(包括 新生代 & 老年代)

7.5 工作流程

  • G1 收集器的工作流程分为4个步骤:

    初始标记

    并发标记

    最终标记

    筛选回收

  • 下面用一张图详细说明工作流程

8. 总结

  • 本文对垃圾收集器的类型进行全面讲解

以上就是JVM常见垃圾收集器学习指南的详细内容,更多关于JVM垃圾收集器的资料请关注我们其它相关文章!

时间: 2022-06-22

如何查看JVM使用的默认的垃圾收集器

查看JVM使用的默认的垃圾收集器 查看步骤 cmd执行命令: java -XX:+PrintCommandLineFlags -version 输出如下(举例): 针对上述的-XX:UseParallelGC,这边我们引用<深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践>的介绍: 也就是说,打开此开关,使用的垃圾收集器是:新生代(Parallel Scavenge),老年代(Ps MarkSweep)组合. jvm默认垃圾收集器789 jdk1.7 默认垃圾收集器Parallel Scave

jvm垃圾回收之GC调优工具分析详解

进行GC性能调优时, 需要明确了解, 当前的GC行为对系统和用户有多大的影响.有多种监控GC的工具和方法, 本章将逐一介绍常用的工具. JVM 在程序执行的过程中, 提供了GC行为的原生数据.那么, 我们就可以利用这些原生数据来生成各种报告.原生数据(raw data) 包括: 各个内存池的当前使用情况, 各个内存池的总容量, 每次GC暂停的持续时间, GC暂停在各个阶段的持续时间. 可以通过这些数据算出各种指标, 例如: 程序的内存分配率, 提升率等等.本章主要介绍如何获取原生数据. 后续的章

JVM的垃圾回收算法工作原理详解

怎么判断对象是否可以被回收? 共有2种方法,引用计数法和可达性分析 1.引用计数法 所谓引用计数法就是给每一个对象设置一个引用计数器,每当有一个地方引用这个对象时,就将计数器加一,引用失效时,计数器就减一.当一个对象的引用计数器为零时,说明此对象没有被引用,也就是"死对象",将会被垃圾回收. 引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题,也就是说当对象A引用对象B,对象B又引用者对象A,那么此时A,B对象的引用计数器都不为零,也就造成无法完成垃圾回收,所以主流的虚拟机都没有采用这种算法

JVM的7种垃圾回收器(小结)

垃圾回收算法和垃圾回收器 对于JVM的垃圾回收算法有复制算法.标记清除.标记整理. 用阳哥的话就是:这些算法只是天上飞的理念,是一种方法论,但是真正的垃圾回收还需要有落地实现,所以垃圾回收器应运而生. JVM回收的区域包括方法区和堆,jvm对于不同区域不同的特点采用分代收集算法,比如因为所有的对象都是在Eden区进行分配,并且大部分对象的存活时间都不长,都是"朝生夕死"的,每次新生代存活的对象都不多,所以新采取复制算法:而jvm默认是新生代的对象熬过15次GC才能进入老年代,所以老年代

JVM垃圾收集器详解

说起垃圾收集(Garbage Collection,GC),大部分人都把这项技术当做Java语言的伴生产物.事实上,GC的历史远比Java久远,1960年诞生于MIT的Lisp是第一门真正使用内存动态分配和垃圾收集技术的语言.当List还在胚胎时期时,人们就在思考GC需要完成的3件事情: 哪些内存需要回收? 什么时候回收? 如何回收? 一.哪些内存需要回收? 从JVM区域结构看,可将这些区域划分为"静态内存"和"动态内存"两类.程序计数器.虚拟机栈.本地方法3个区域

JVM的基本介绍以及垃圾回收

目录 JVM java虚拟机 JVM jvm主要组成部分及其作用 JVM Stack: jvm栈 堆: Jvm heap内存空间划分 Full GC 一.OOM含义: 二.监控GC命令 总结 JVM java虚拟机 JVM java虚拟机是一个可执行java字节码的虚拟机进程.Java虚拟机本质上就是一个程序,java源文件被编译成能被java虚拟机执行的字节码文件,当它在命令行上启动的时候,就开始执行保存在某字节码文件中的指令.Java语言的可移植性正是建立在Java虚拟机的基础上.任何平台只

简单介绍Java垃圾回收机制

Java的内存分配与回收全部由JVM垃圾回收进程自动完成.与C语言不同,Java开发者不需要自己编写代码实现垃圾回收.这是Java深受大家欢迎的众多特性之一,能够帮助程序员更好地编写Java程序. 这篇教程是系列第一部分.首先会解释基本的术语,比如JDK.JVM.JRE和HotSpotVM.接着会介绍JVM结构和Java堆内存结构.理解这些基础对于理解后面的垃圾回收知识很重要. Java关键术语 JavaAPI:一系列帮助开发者创建Java应用程序的封装好的库. Java开发工具包(JDK):一

Java垃圾回收机制简述

说到垃圾回收(Garbage Collection,GC),很多人就会自然而然地把它和Java联系起来.在Java中,程序员不需要去关心内存动态分配和垃圾回收的问题,这一切都交给了JVM来处理. 顾名思义,垃圾回收就是释放垃圾占用的空间,那么在Java中,什么样的对象会被认定为"垃圾"?那么当一些对象被确定为垃圾之后,采用什么样的策略来进行回收(释放空间)?在目前的商业虚拟机中,有哪些典型的垃圾收集器?下面我们就来逐一探讨这些问题.以下是本文的目录大纲: 如何确定某个对象是"

浅谈Java垃圾回收的实现过程

本教程是为了理解基本的Java垃圾回收以及它是如何工作的.这是垃圾回收教程系列的第二部分.希望你已经读过了第一部分:<简单介绍Java垃圾回收机制>. Java垃圾回收是一项自动化的过程,用来管理程序所使用的运行时内存.通过这一自动化过程,JVM解除了程序员在程序中分配和释放内存资源的开销. 启动Java垃圾回收 作为一个自动的过程,程序员不需要在代码中显示地启动垃圾回收过程.System.gc()和Runtime.gc()用来请求JVM启动垃圾回收. 虽然这个请求机制提供给程序员一个启动GC

老生常谈Java虚拟机垃圾回收机制(必看篇)

在Java虚拟机中,对象和数组的内存都是在堆中分配的,垃圾收集器主要回收的内存就是再堆内存中.如果在Java程序运行过程中,动态创建的对象或者数组没有及时得到回收,持续积累,最终堆内存就会被占满,导致OOM. JVM提供了一种垃圾回收机制,简称GC机制.通过GC机制,能够在运行过程中将堆中的垃圾对象不断回收,从而保证程序的正常运行. 垃圾对象的判定 我们都知道,所谓"垃圾"对象,就是指我们在程序的运行过程中不再有用的对象,即不再存活的对象.那么怎么来判断堆中的对象是"垃圾&q

JavaScript中的垃圾回收与内存泄漏示例详解

前言 程序的运行需要内存.只要程序提出要求,操作系统或者运行时就必须供给内存.所谓的内存泄漏简单来说是不再用到的内存,没有及时释放.为了更好避免内存泄漏,我们先介绍Javascript垃圾回收机制. 在C与C++等语言中,开发人员可以直接控制内存的申请和回收.但是在Java.C#.JavaScript语言中,变量的内存空间的申请和释放都由程序自己处理,开发人员不需要关心.也就是说Javascript具有自动垃圾回收机制(Garbage Collecation). 一.垃圾回收的必要性 下面这段话

快速理解Java垃圾回收和jvm中的stw

Java中Stop-The-World机制简称STW,是在执行垃圾收集算法时,Java应用程序的其他所有线程都被挂起(除了垃圾收集帮助器之外).Java中一种全局暂停现象,全局停顿,所有Java代码停止,native代码可以执行,但不能与JVM交互:这些现象多半是由于gc引起. GC时的Stop the World(STW)是大家最大的敌人.但可能很多人还不清楚,除了GC,JVM下还会发生停顿现象. JVM里有一条特殊的线程--VM Threads,专门用来执行一些特殊的VM Operation

JVM的垃圾回收机制详解和调优

文章来源:matrix.org.cn 作者:ginger547 1.JVM的gc概述 gc即垃圾收集机制是指jvm用于释放那些不再使用的对象所占用的内存.java语言并不要求jvm有gc,也没有规定gc如何工作.不过常用的jvm都有gc,而且大多数gc都使用类似的算法管理内存和执行收集操作. 在充分理解了垃圾收集算法和执行过程后,才能有效的优化它的性能.有些垃圾收集专用于特殊的应用程序.比如,实时应用程序主要是为了避免垃圾收集中断,而大多数OLTP应用程序则注重整体效率.理解了应用程序的工作负荷

浅谈jvm中的垃圾回收策略

java和C#中的内存的分配和释放都是由虚拟机自动管理的,此前我已经介绍了CLR中GC的对象回收方式,是基于代的内存回收策略,其实在java中,JVM的对象回收策略也是基于分代的思想.这样做的目的就是为了提高垃圾 回收的性能,避免对堆中的所有对象进行检查时所带来的程序的响应的延迟,因为jvm执行GC时,会stop the word,即终止其它线程的运行,等回收完毕,才恢复其它线程的操作.基于分代的思想是:jvm在每一次执行垃圾收集器时,只是对一小部分内存 对象引用进行检查,这一小部分对象的生命周

详解Java内存管理中的JVM垃圾回收

一.概述 相比起C和C++的自己回收内存,JAVA要方便得多,因为JVM会为我们自动分配内存以及回收内存. 在之前的JVM 之内存管理 中,我们介绍了JVM内存管理的几个区域,其中程序计数器以及虚拟机栈是线程私有的,随线程而灭,故而它是不用考虑垃圾回收的,因为线程结束其内存空间即释放. 而JAVA堆和方法区则不一样,JAVA堆和方法区时存放的是对象的实例信息以及对象的其他信息,这部分是垃圾回收的主要地点. 二.JAVA堆垃圾回收 垃圾回收主要考虑的问题有两个:一个是效率问题,一个是空间碎片问题.

JVM垃圾回收原理解析

概述 Java运行时区域中,程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈三个区域随着线程的而生,随线程而死,这几个区域的内存分配和回收都具备确定性,不需要过多考虑回收问题.而Java堆和方法区则不一样,一个接口的多个实现类需要的内存不一样,一个方法的多个分支需要的内存可能也不一眼,我们只有在运行期,才能知道会创建的对象,这部分的内存分配和回收,是垃圾回收器所关注的.垃圾回收器需要完成三个问题:那些内存需要回收:什么时候回收以及如何回收. 那些垃圾需要回收 垃圾回收的基本思想是考察一个对象的可达性,即从根节点