JVM内存管理及垃圾回收详解(4)

1、Serial GC。是最基本、最古老的收集器,但是现在依然被广泛使用,是一种单线程垃圾回收机制,而且不仅如此,它最大的特点就是在进行垃圾回收的时候,需要将所有正在执行的线程暂停(Stop The World),对于有些应用这是难以接受的,但是我们可以这样想,只要我们能够做到将它所停顿的时间控制在N个毫秒范围内,大多数应用我们还是可以接受的,而且事实是它并没有让我们失望,几十毫米的停顿我们作为客户机(Client)是完全可以接受的,该收集器适用于单CPU、新生代空间较小及对暂停时间要求不是非常高的应用上,是client级别默认的GC方式,可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。

2、ParNew GC。基本和Serial GC一样,但本质区别是加入了多线程机制,提高了效率,这样它就可以被用在服务器端(Server)上,同时它可以与CMS GC配合,所以,更加有理由将它置于Server端。

3、Parallel Scavenge GC。在整个扫描和复制过程采用多线程的方式来进行,适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用上,是server级别默认采用的GC方式,可用-XX:+UseParallelGC来强制指定,用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数。以下给出几组使用组合:

JVM内存管理及垃圾回收详解


4、CMS (Concurrent Mark Sweep)收集器。该收集器目标就是解决Serial GC 的停顿问题,以达到最短回收时间。常见的B/S架构的应用就适合用这种收集器,因为其高并发、高响应的特点。CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的,整个收集过程大致分为4个步骤:

初始标记(CMS initial mark)、并发标记(CMS concurrenr mark)、重新标记(CMS remark)、并发清除(CMS concurrent sweep)。

其中初始标记、重新标记这两个步骤任然需要停顿其他用户线程。初始标记仅仅只是标记出GC ROOTS能直接关联到的对象,速度很快,并发标记阶段是进行GC ROOTS 根搜索算法阶段,会判定对象是否存活。而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间,因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间会被初始标记阶段稍长,但比并发标记阶段要短。由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中,收集器线程都可以与用户线程一起工作,所以整体来说,CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发执行的。

CMS收集器的优点:并发收集、低停顿,但是CMS还远远达不到完美。

CMS收集器主要有三个显著缺点

a>.CMS收集器对CPU资源非常敏感。在并发阶段,虽然不会导致用户线程停顿,但是会占用CPU资源而导致引用程序变慢,总吞吐量下降。CMS默认启动的回收线程数是:(CPU数量+3) / 4。

b>.CMS收集器无法处理浮动垃圾,可能出现“Concurrent Mode Failure“,失败后而导致另一次Full GC的产生。由于CMS并发清理阶段用户线程还在运行,伴随程序的运行自热会有新的垃圾不断产生,这一部分垃圾出现在标记过程之后,CMS无法在本次收集中处理它们,只好留待下一次GC时将其清理掉。这一部分垃圾称为“浮动垃圾”。也是由于在垃圾收集阶段用户线程还需要运行,即需要预留足够的内存空间给用户线程使用,因此CMS收集器不能像其他收集器那样等到老年代几乎完全被填满了再进行收集,需要预留一部分内存空间提供并发收集时的程序运作使用。在默认设置下,CMS收集器在老年代使用了68%的空间时就会被激活,也可以通过参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值来提供触发百分比,以降低内存回收次数提高性能。要是CMS运行期间预留的内存无法满足程序其他线程需要,就会出现“Concurrent Mode Failure”失败,这时候虚拟机将启动后备预案:临时启用Serial Old收集器来重新进行老年代的垃圾收集,这样停顿时间就很长了。所以说参数-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置的过高将会很容易导致“Concurrent Mode Failure”失败,性能反而降低。

c>.最后一个缺点,CMS是基于“标记-清除”算法实现的收集器,使用“标记-清除”算法收集后,会产生大量碎片。空间碎片太多时,将会给对象分配带来很多麻烦,比如说大对象,内存空间找不到连续的空间来分配不得不提前触发一次Full GC。为了解决这个问题,CMS收集器提供了一个-XX:UseCMSCompactAtFullCollection开关参数,用于在Full GC之后增加一个碎片整理过程,还可通过-XX:CMSFullGCBeforeCompaction参数设置执行多少次不压缩的Full GC之后,跟着来一次碎片整理过程。

5、G1收集器。相比CMS收集器有不少改进,首先基于标记-整理算法,不会产生内存碎片问题,其次,可以比较精确的控制停顿,此处不再详细介绍。

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