1. 串行垃圾收集器
- - a. 编写测试代码
  - b. 设置垃圾回收为串行收集器
2. 并行垃圾收集器（ParNew）
3. ParallelGC垃圾收集器(一般使用这个)
4. CMS垃圾收集器（重点）
5. G1垃圾收集器（重点）
- - a. Young GC
  - b. Mixed GC
  - c. 对于G1垃圾收集器优化建议
可视化GC日志分析工具

前面我们讲了垃圾回收的算法，还需要有具体的实现，在jvm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。

【详解】JVM——垃圾回收之垃圾收集器1. 串行垃圾收集器2. 并行垃圾收集器（ParNew）3. ParallelGC垃圾收集器(一般使用这个)4. CMS垃圾收集器（重点）5. G1垃圾收集器（重点）可视化GC日志分析工具

1. 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。
Serial是新生代的，Serial Old是老年代的

a. 编写测试代码

public class TestGC {
    //不断的产生新的对象，随机的废弃对象，模拟程序正常运行
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();
        while (true){
            int sleep = new Random().nextInt(100);
            if(System.currentTimeMillis() % 2 ==0){
                list.clear();
            }else{
                for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                    Properties properties = new Properties();
                    properties.put("key_"+i, "value_" +
                            System.currentTimeMillis() + i);
                    list.add(properties);
                }
            }
            // System.out.println("list大小为：" + list.size());
            Thread.sleep(sleep);
        }
    }
}

b. 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

为了测试GC，将堆的初始和最大内存都设置为16M

-Dfile.encoding=UTF-8 -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

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启动程序，可以看到下面信息：

[GC (Allocation Failure) [DefNew: 4416K‐>512K(4928K), 0.0046102 secs]

4416K‐>1973K(15872K), 0.0046533 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

[Full GC (Allocation Failure) [Tenured: 10944K‐>3107K(10944K), 0.0085637

secs] 15871K‐>3107K(15872K), [Metaspace: 3496K‐>3496K(1056768K)],

0.0085974 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]

GC日志信息解读：

GC后面的括号表示执行GC的原因，Allocation Failure代表申请失败
DefNew表示使用的是 串行垃圾收集器
年轻代的内存GC前后的大小：4416K->512K(4928K)
表示年轻代GC前，占有4416K内存，GC后，占有512K内存，总大小4928K
0.0046102 secs表示，GC所用的时间，单位为毫秒。
4416K->1973K(15872K)表示，GC前，堆内存占有4416K，GC后，占有1973K，总大小为15872K
Full GC表示，内存空间全部进行GC
Metaspace代表元空间

2. 并行垃圾收集器（ParNew）

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。
是service模式下默认的新生代垃圾回收期，因为只有他能与CMS配合工作

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。

测试：

#打印出的信息

[GC (Allocation Failure) [ParNew: 4416K‐>512K(4928K), 0.0032106 secs]

4416K‐>1988K(15872K), 0.0032697 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

由以上信息可以看出， ParNew : 使用的是ParNew收集器。其他信息和串行收集器一致

3. ParallelGC垃圾收集器(一般使用这个)

是一个 新生代和老年代 的
ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器一样，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。
主要目的为了达到 吞吐量 （CPU执行程序的时间如果99s，执行GC1s，吞吐量则为99%）
适用于 高效率利用CPU的程序 ，如后台计算的程序

4. CMS垃圾收集器（重点）

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。
解决了垃圾收集时的STW，在垃圾回收时，程序可以继续运行
目的： 获取最短的STW

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 ；（在预处理结束后，可能会产生新的垃圾）
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

测试

#运行日志

[GC (Allocation Failure) [ParNew: 4926K‐>512K(4928K), 0.0041843 secs]

9424K‐>6736K(15872K), 0.0042168 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

#第一步，初始标记

[GC (CMS Initial Mark) [1 CMS‐initial‐mark: 6224K(10944K)] 6824K(15872K),

0.0004209 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

#第二步，并发标记

[CMS‐concurrent‐mark‐start]

[CMS‐concurrent‐mark: 0.002/0.002 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

#第三步，预处理

[CMS‐concurrent‐preclean‐start]

[CMS‐concurrent‐preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

#第四步，重新标记

[GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 1657 K (4928 K)][Rescan (parallel)

, 0.0005811 secs][weak refs processing, 0.0000136 secs][class unloading,

0.0003671 secs][scrub symbol table, 0.0006813 secs][scrub string table,

0.0001216 secs][1 CMS‐remark: 6224K(10944K)] 7881K(15872K), 0.0018324

secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

#第五步，并发清理

[CMS‐concurrent‐sweep‐start]

[CMS‐concurrent‐sweep: 0.004/0.004 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

#第六步，重置

[CMS‐concurrent‐reset‐start]

[CMS‐concurrent‐reset: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00,

real=0.00 secs]

由以上日志信息，可以看出CMS执行的过程。

缺点：

特别依赖CPU资源 ，如果CPU资源紧张，则会导致GC时间变长，影响吞吐量
无法清除浮动垃圾 。在标记完成后，可能又出现了垃圾，导致会触发第二次的Full GC
默认是基于标记-清除算法 ，会造成碎片化；如果使用标记-整理，会使STW时间变长

5. 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：

第一步，开启G1垃圾收集器

第二步，设置堆的最大内存

第三步，设置最大的停顿时间

特点

并行与并发。利用CPU多核的来缩短STW的时间
分代收集。对不同代的对象采用不同的垃圾回收策略。
空间整合。综合了复制和标记-整理算法，解决了碎片化。
可预测的停顿。可以让使用者设置在一个时间段内STW的时间
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

加入了Remembered Set ，当不同的代发生了引用时，会记录该引用信息。保证了即使不扫描全部的堆也不会有遗漏
会对每个Region计算一个回收价值，价值越大，越先被回收
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干个区域（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。

【详解】JVM——垃圾回收之垃圾收集器1. 串行垃圾收集器2. 并行垃圾收集器（ParNew）3. ParallelGC垃圾收集器(一般使用这个)4. CMS垃圾收集器（重点）5. G1垃圾收集器（重点）可视化GC日志分析工具

【详解】JVM——垃圾回收之垃圾收集器1. 串行垃圾收集器2. 并行垃圾收集器（ParNew）3. ParallelGC垃圾收集器(一般使用这个)4. CMS垃圾收集器（重点）5. G1垃圾收集器（重点）可视化GC日志分析工具
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。(复制算法)
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。

步骤：

初始化标记（STW）
并发标记
最终标记（可能STW）
筛选回收

a. 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Survivor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。

b. Mixed GC

当越来越多的对象晋升到老年代old region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Mixed GC，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Old Region，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:InitiatingHeapOccupancyPercent=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：

全局并发标记（global concurrent marking）
拷贝存活对象（evacuation）

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，这个阶段会执行一次
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（
非 STW ）。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）

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 。

拷贝存活对象

Evacuation阶段是 全暂停的 。该阶段把一部分Region里的活对象拷贝到另一部分Region中，从而实现垃圾的回收清理。

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 1 MB 到 32 MB 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。(
每一个Region的大小 )
-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 (ParallelGCThreads)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%。

测试

#日志

[GC pause (G1 Evacuation Pause) (young), 0.0044882 secs]

[Parallel Time: 3.7 ms, GC Workers: 3]

[GC Worker Start (ms): Min: 14763.7, Avg: 14763.8, Max: 14763.8,

Diff: 0.1]

#扫描根节点

[Ext Root Scanning (ms): Min: 0.2, Avg: 0.3, Max: 0.3, Diff: 0.1,

Sum: 0.8]

#更新RS区域所消耗的时间

[Update RS (ms): Min: 1.8, Avg: 1.9, Max: 1.9, Diff: 0.2, Sum: 5.6]

[Processed Buffers: Min: 1, Avg: 1.7, Max: 3, Diff: 2, Sum: 5]

[Scan RS (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0, Sum: 0.0]

[Code Root Scanning (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0,

Sum: 0.0]

#对象拷贝

[Object Copy (ms): Min: 1.1, Avg: 1.2, Max: 1.3, Diff: 0.2, Sum:

3.6]

[Termination (ms): Min: 0.0, Avg: 0.1, Max: 0.2, Diff: 0.2, Sum:

0.2]

[Termination Attempts: Min: 1, Avg: 1.0, Max: 1, Diff: 0, Sum:

3]

[GC Worker Other (ms): Min: 0.0, Avg: 0.0, Max: 0.0, Diff: 0.0,

Sum: 0.0]

[GC Worker Total (ms): Min: 3.4, Avg: 3.4, Max: 3.5, Diff: 0.1,

Sum: 10.3]

[GC Worker End (ms): Min: 14767.2, Avg: 14767.2, Max: 14767.3,

Diff: 0.1]

[Code Root Fixup: 0.0 ms]

[Code Root Purge: 0.0 ms]

[Clear CT: 0.0 ms] #清空CardTable

[Other: 0.7 ms]

[Choose CSet: 0.0 ms] #选取CSet

[Ref Proc: 0.5 ms] #弱引用、软引用的处理耗时

[Ref Enq: 0.0 ms] #弱引用、软引用的入队耗时

[Redirty Cards: 0.0 ms]

[Humongous Register: 0.0 ms] #大对象区域注册耗时

[Humongous Reclaim: 0.0 ms] #大对象区域回收耗时

[Free CSet: 0.0 ms]

[Eden: 7168.0K(7168.0K)‐>0.0B(13.0M) Survivors: 2048.0K‐>2048.0K Heap:

55.5M(192.0M)‐>48.5M(192.0M)] #年轻代的大小统计

[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

c. 对于G1垃圾收集器优化建议

年轻代大小

避免使用 -Xmn 选项或 -XX:NewRatio 等其他相关选项显式设置年轻代大小。
固定年轻代的大小会覆盖暂停时间目标。
因为没有年轻代的概念，而变成了区域的概念

暂停时间目标不要太过严苛

G1 GC 的吞吐量目标是 90% 的应用程序时间和 10%的垃圾回收时间。
评估 G1 GC 的吞吐量时，暂停时间目标不要太严苛。目标太过严苛表示您愿意承受更多的垃圾回收开销，而这会直接影响到吞吐量

可视化GC日志分析工具

前面通过-XX:+PrintGCDetails可以对GC日志进行打印，我们就可以在控制台查看，这样虽然可以查看GC的信息，但是并不直观，可以借助于第三方的GC日志分析工具进行查看。
在日志打印输出涉及到的参数如下

‐XX:+PrintGC 输出GC日志

‐XX:+PrintGCDetails 输出GC的详细日志

‐XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC的时间戳（以基准时间的形式）

‐XX:+PrintGCDateStamps 输出GC的时间戳（以日期的形式，如 2013‐05‐

04T21:53:59.234+0800）

‐XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息

‐Xloggc:…/logs/gc.log 日志文件的输出路径

测试：

-Dfile.encoding=UTF-8

-XX:+UseG1GC

-XX:MaxGCPauseMillis=100

-Xmx256m

-XX:+PrintGCDetails

-XX:+PrintGCTimeStamps

-XX:+PrintGCDateStamps

-XX:+PrintHeapAtGC

-Xloggc:D://gc.log

GC Easy 可视化工具

GC Easy是一款在线的可视化工具，易用、功能强大，网站：http://gceasy.io/

上传后，点击“Analyze”按钮，即可查看报告上传后，点击“Analyze”按钮，即可查看报告

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1. 串行垃圾收集器

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5. G1垃圾收集器（重点）

a. Young GC

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