垃圾收集器以及内存分配

前面我们讲了垃圾回收的算法,还需要有具体的实现,在jym中，实现了多种垃圾收集器,包括:串行垃圾收集
器、并行垃圾收集器、CMS (并发)垃圾收集器、G1垃圾收集器,接下来,我们一个个的了解学习。

串行垃圾收集器

串行垃圾收集器,是指使用单线程进行垃圾回收,垃圾回收时,只有一个线程在工作,并且java应用中的所有线程
都要暂停,等待垃圾回收的完成。这种现象称之为STW ( Stop-The-World )。
对于交互性较强的应用而言,这种垃圾收集器是不能够接受的。
一般在Javaweb应用中是不会采用该收集器的。

设置垃圾回收为串行收集器

在程序运行参数中添加2个参数，如下:
●-XX:+UseSerialGC
指定年轻代和老年代都使用串行垃圾收集器
●-XX:+PrintGCDetails
打印垃圾回收的详细信息

并行垃圾收集器

并行垃圾收集器在串行垃圾收集器的基础之.上做了改进，将单线程改为了多线程进行垃
圾回收，这样可以缩短垃圾回收的时间。(这里是指，并行能力较强的机器)
当然了，并行垃圾收集器在收集的过程中也会暂停应用程序，这个和串行垃圾回收器是
一样的，只是并行执行，速度更快些，暂停的时间更短一些。

ParNew垃圾收集器

ParNew垃圾收集器是工作在年轻代上的，只是将串行的垃圾收集器改为了并行。
通过-XX:+UseParNewGC参数设置年轻代使用ParNew回收器，老年代使用的依然是串行
收集器。

ParallelGC垃 圾收集器

ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器-样，只是在此基础之上，新增了两个和系统吞吐:量相关的参数，使得其使用起来更加的灵活和高效。
相关参数如下:
●-XX:+UseParallelGC
。年轻代使用ParallelGC垃圾回收器，老年代使用串行回收器。
●-XX:+UseParallelOldGC
。年轻代使用ParallelGC垃圾回收器，老年代使用ParallelOldGC垃圾回收器。
●-XX:MaxGCPauseMillis
。设置最大的垃圾收集时的停顿时间，单位为亳秒
。需要注意的时，ParallelGC为了达到设置的停顿时间，可能会调整堆大小或其他的参数，如果堆的大小设置的较小，就会导致GC工作变得很频繁，反而可能会影响到性能。
。该参数使用需谨慎。
●-XX:GCTimeRatio
。设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比，公式为1/(1+n)。
。它的值为0~100之间的数字，默认值为99,也就是垃圾回收时间不能超过1%
●-XX:UseAdaptiveSizePolicy
。自适应GC模式，垃圾回收器将自动调整年轻代、老年代等参数，达到吞吐量、堆大小、停顿时间之间的平衡。
。一般用于,手动调整参数比较困难的场景，让收集器自动进行调整。

CMS垃圾收集器

CMS全称Concurrent Mark Sweep，是一款并发的、 使用标记-清除算法的垃圾回收器,该回收:器是针对老年代垃圾回收的，通过参数-XX:+UseConcMarkSweepGC进行设置。
CMS垃圾回收器的执行过程如下:

●初始化标记(CMS-initial-mark) ,标记root,会导致stw;
●并发标记(CMS-concurrent-mark),与用户线程同时运行;
●预清理(CMS-concurrent-preclean)，与用户线程同时运行;
●重新标记(CMS-remark)，会 导致stw;
●并发清除(CMS-concurrent- sweep),与用户线程同时运行;
●调整堆大小，设置CMS在清理之后进行内存压缩，目的是清理内存中的碎片;
●并发重置状态等待下次CMS的触发(CMS-concurrent-reset)，与用户线程同时运行;

G1垃圾收集器(重点)

G1垃圾收集器是在jdk1.7中正式使用的全新的垃圾收集器，oracle官方计划在jdk9中将G1变成默认的垃圾收集器，以替代CMS.
G1的设计原则就是简化JVM性能调优，开发人员只需要简单的三步即可完成调优:
1.第一步，开启G1垃圾收集器
2.第二步，设置堆的最大内存
3.第三步，设置最大的停顿时间
G1中提供了三种模式垃圾回收模式，Young GC、Mixed GC和Full GC，在不同的条件下被触发。

原理

G1垃圾收集器相对比其他收集器而言，最大的区别在于它取消了年轻代、老年代的物理划分，取而代之的是将堆划分为若千个区域(Region) ，这些区域中包含了有逻辑上的年轻代、老年代区域。
这样做的好处就是，我们再也不用单独的空间对每个代进行设置了，不用担心每个代内
存是否足够。
在G1划分的区域中，年轻代的垃圾收集依然采用暂停所有应用线程的方式，将存活对象拷贝到老年代或者Survivor空间，G1收集器通过将对象从一个区域复制到另外一个区域，完成了清理工作。
这就意味着，在正常的处理过程中，G1完成了堆的压缩(至少是部分堆的压缩)，这样也就不会有cms内存碎片问题的存在了。.
在G1中，有一-种特殊的区域，叫Humongous区域。
●如果一个对象占用的空间超过了分区容量50%以上，G1收集器就认为这是一个巨型对象。
●这些巨型对象，默认直接会被分配在老年代，但是如果它是一个短期存在的巨型对象，就会对垃圾收集器造成负面影响。
●为了解决这个问题，G1划分了一个Humongous区，它用来专门存放巨型对象。如果一个H区装不下一个巨型对象，那么G1会寻找连续的H分区来存储。为了能找到连续的H区，有时候不得不启动Full GC。G1垃圾收集器相对比其他收集器而言，最大的区别在于它取消了年轻代、老年代的物理划分，取而代之的是将堆划分为若千个区域(Region) ，这些区域中包含了有逻辑上的年轻代、老年代区域。这样做的好处就是，我们再也不用单独的空间对每个代进行设置了，不用担心每个代内存是否足够。.

Young GC

Young GC主要是对Eden区进行GC，它在Eden空间耗尽时会被触发。
●Eden空间的数据移动到Survivor空间中，如果Surivor空间不够， Eden空间的部分数据会直接晋升到年老代空间。
●Survivor区的数据移动到新的Survivor区中， 也有部分数据晋升到老年代空间中。
●最终Eden空间的数据为空，GC停止工作，应用线程继续执行。

Remembered Set (已记忆集合)

在GC年轻代的对象时，我们如何找到年轻代中对象的根对象呢?
根对象可能是在年轻代中，也可以在老年代中，那么老年代中的所有对象都是根么? .
如果全量扫描老年代，那么这样扫描下来会耗费大量的时间。
于是，G1引进了RSet的概念。它的全称是Remembered Set，其作用是跟踪指向某个堆内的对象引用。

每个Region初始化时，会初始化一个RSet， 该集合用来记录并跟踪其它Region指向该Region中对象的引用，每个Region默认按照512Kb划分成多个Card,所以RSet需要记录的东西应该是xx Region的xx Card。

Mixed GC

当越来越多的对象晋升到老年代oldregion时,为了避免堆内存被耗尽，虚拟机会触发一个混合的垃圾收集器，即MixedGG, 该算法并不是一个Old GC，除了回收整个YoungRegion,还会回收一部分的OldRegion, 这里需要注意:是一部分老年代，而不是全部老年代，可以选择哪些old region进行收集,从而可以对垃圾回收的耗时时间进行控制。也要注意的是Mixed GC并不是Full GC。
MixedGC什么时候触发?
由参数-XX:lnitiatingHeapOccupancyPercent=n决定。
默认:45%，该参数的意思是:当老年代大小占整个堆大小百分比达到该阀值时触发。
它的GC步骤分2步:
1.全局并发标记( global concurrent marking )
2.拷贝存活对象( evacuation )
3.4.3.1、全局并发标记
全局并发标记，执行过程分为五个步骤:
●初始标记(initial mark, STW)
。标记从根节点直接可达的对象，这个阶段会执行- .次年轻代GC，会产生全局停顿。
●根区域扫描(root region scan )
。G1 GC在初始标记的存活区扫描对老年代的引用，并标记被引用的对象。
。该阶段与应用程序(非STW)同时运行，并且只有完成该阶段后，才能开始下一次STW年轻代垃圾回收。
●并发标记(Concurrent Marking)
。G1 GC在整个堆中查找可访问的(存活的)对象。该阶段与应用程序同时运行，可以被STW年轻代垃圾回收中断。
重新标记( Remark，STW)
o该阶段是STW回收，因为程序在运行，针对上一次的标记进行修正。
●清除垃圾(Cleanup， STW)
。清点和重置标记状态，该阶段会STW， 这个阶段并不会实际上去做垃圾的收集,等待evacuation阶段来回收。

G1收集器相关参数

●-XX:+UseG1GC
。使用G1垃圾收集器
●-XX:MaxGCPauseMillis
。设置期望达到的最大GC停顿时间指标(JVM会尽力实现，但不保证达到)，默认值是200毫秒。
●-XX:G1HeapRegionSize=n
。设置的G1区域的大小。值是2的幂，范围是1MB到32MB之间。目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。
。默认是堆内存的1/2000。
●-XX:ParallelGCThreads=n
。设置STW工作线程数的值。将n的值设置为逻辑处理器的数量。n的值与逻辑处理器的数量相同，最多为8。
●-XX:ConcGCThreads=n
。设置并行标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数(P arallelGCThreads)的1/4左右。
●-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n
。设置触发标记周期的Java堆占用率阈值。默认占用率是整个Java堆的45%。