今天我们来说一下 Java 中的垃圾回收器，之前的文章说了垃圾回收算法，这次要说的垃圾回收器会是更深层的较量，准备好了吗。

深入理解 Java 虚拟机一书中写到：如果说收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。

不同的时代，出现了不同了垃圾收集器，它们被不断的应用在各个版本的 Java 虚拟机中。

首先来画一张图，将具体的几个垃圾收集器展示出来。

​上图就是我们要说的一共七种收集器，图中一共分为两大部分，上半部分（Serial、ParNew、Parallel Scavenge）分属于新生代收集器，下半部分（CMS、Serial Old、ParNew Old）分属于老年代收集器，而 G1 算是一个特殊的收集器，因为其不分新生代和老年代。

收集器的迭代

JDK1.3.1 之前，Serial 收集器是唯一的新生代收集器，可以说除此之外，毫无选择。

JDK1.3.1 之后，就出现了 Parallel、CMS、G1 等等的收集器。

从 JDK1.7 Update14 之后，其虚拟机中的收集器正式更换为 G1 收集器。

几个非常重要的概念

Stop The World（垃圾收集停顿机制）： 当垃圾收集器在进行垃圾收集时，必须要暂停其他的所有线程，这个暂停状态将会持续到本次垃圾收集任务结束；这个过程就是 Stop The World，可以说这就是一个垃圾收集停顿机制，也是所有垃圾收集器都会有的机制，毕竟每次收集时就停顿线程，给系统会造成一定程度的延迟。

虽然没办法解决必须停顿所有线程的问题，但是经过多年的努力，多个版本垃圾收集器的更新换代，这个停顿过程也越来越短。

Throughput（吞吐量）： 运行用户代码时间 / （运行用户代码时间 + 垃圾收集停顿时间），吞吐量越大，代表着收集器性能越好。

收集器中的并发和并行：

（1）并发，垃圾收集任务与工作线程并发执行，但这并不代表就不会存在停顿时间，只是会大幅度减少停顿时间。

（2）并行，在收集过程中，并行执行多个收集任务，以此来减少 Stop The World 带来的停顿时间，从而提高垃圾收集的性能。

Minor GC 和 Full GC：

Minor GC：新生代 GC，在新生代内存中的垃圾收集工作，具有执行频繁、回收速度快等特点。

Full GC：老年代 GC，在老年代内存中的垃圾收集工作，老年代 GC 还被称作 Major GC，在执行时，可能会执行一次 Minor GC，但是这个 Minor GC 不一定会执行；当然了，Full GC 的执行速度要比 Minor GC 的执行速度要慢数倍之多。

Serial 收集器

收集区域：新生代

使用算法：复制算法

是否支持并行：不支持，单线程收集器。

是否支持并发：不支持

号称年龄最大、最基本的收集器，作为单线程收集器，简单高效是它与其他单线程收集器之间的优势；也是因为单线程的缘故，没了线程之间的交互开销，在一定程度上，比如轻量应用级系统，就造就了其简单高效的应用模式。

这里也说一下其进行垃圾收集时的大概过程：

（1）单线程执行 GC，并且暂停所有的工作线程。

（2）采用复制算法进行收集。

（3）收集完成后，则将工作线程开启。这里还可能会继续进行 Full GC。

ParNew

收集区域：新生代

使用算法：复制算法

是否支持并行：支持，多线程收集器。

是否支持并发：不支持

ParNew 收集器可以说成是 Serial 收集器的多线程版本，除了是并行处理收集工作之外，其余的特征都与 Serial 收集器相同。

在单 CPU 的环境中，一定还是 Serial 收集器是最优选，因为多了线程交互，所以在多 CPU 的服务器环境下，ParNew 收集器的性能还是优于 Serial 收集器的。

ParNew 的工作过程大概是以下这样：

（1）多线程执行 GC，并且暂停所有的工作线程。

（2）采用复制算法进行收集。

（3）收集完成后，则将工作线程开启。这里还可能会继续进行 Full GC。

Parallel Scavenge

收集区域：新生代

使用算法：复制算法

是否支持并行：支持，多线程收集器。

是否支持并发：不支持

Parallel Scavenge 收集器这个收集器与其他收集器不同的地方，就在于其目的是为了控制吞吐量，其他收集器则是为了尽可能的提高吞吐量，也就是降低、缩短收集工作进行时的停顿时间。

Parallel Scavenge 收集器为了控制吞吐量，特定的提供了两个参数来实现吞吐量。

-XX:MaxGCPauseMillis(最大垃圾收集停顿时间)：设置一个毫秒值，收集器会尽可能的保证内存的回收时间不超过这个值，并不会使收集速度变快。

-XX:GCTimeRatio(吞吐量大小)：0-100 的整数，这个值就代表着垃圾收集时间在整个收集过程时间的比例。

Parallel Scavenge 收集器也被称为吞吐量收集器，还可以通过-XX:SurvivorRatio 参数设置 Eden 区和 Survivor 区的比例。

Serial Old

收集区域：老年代

使用算法：标记-整理算法

是否支持并行：不支持，单线程收集器。

是否支持并发：不支持

与 Serial 收集器略有不同，但是两者的收集工作过程没什么差异。

Parallel Old

收集区域：老年代

使用算法：标记-整理算法

是否支持并行：支持，多线程收集器。

是否支持并发：不支持

Parallel Old 从 JDK1.6 中开始提供使用，在对吞吐量要求高的情况，或者是 CPU 资源敏感的情况下，还是比较推荐考虑此收集器的。

CMS

收集区域：老年代

使用算法：标记清楚算法

是否支持并行：支持，多线程收集器。

是否支持并发：支持

CMS，全称 Concurrent Mark Sweep，旨在获取最短回收停顿时间为目标的收集器，CMS 相对比较经典，为了实现它的目标，它使用了四步来实现收集过程。

（1）初始标记（2）并发标记（3）重新标记（4）并发清除

这样就能消除 Stop The World 了吗？那是不可能的，在初始标记、并发标记时依然会出现 Stop The World。

具体的这四步主要去干了点什么，咱们回头在另一篇文章里再说。

这里还需要注意一点，那就是 CMS 是使用的标记-清楚算法，那就注定会产生大量的内存碎片，这个在面试官嘴里会常问哦。

G1

收集区域：全部

使用算法：复制算法

是否支持并行：支持，多线程收集器。

是否支持并发：支持

G1 其实是可以单独拿出一篇文章来写一下的，之后会做个详细解释，今天我们就只来看一下 G1 的几个特点。

1.并行、并发共存，在多 CPU 多核的资源下，能更有效的缩短 Stop The World 停顿的时间。

2.虽然是只用一个收集器就将所有的内存进行清理，但是依然会进行分代收集，只不过是采用了不同的方式去处理。

3.因为是管理着全部内存，所以，在空间维度上，G1 将内存分为多个 Region 空间，以此来解决用复制算法来收集的情况。

4.G1 还有一个优势就是，能可预测停顿时间。

组合使用策略

七种垃圾收集器，除了 G1 将新生代和老年代全部负责之外，其余的六种如何来搭配组合呢？

从名称上来，Serial 和 Serial Old 是可以组合的，Parallel Scavenge 和 Parallel Old 是可以组合的。

那么从现实的角度出发，Serial 可以与 Serial Old、CMS 进行组合，因为 ParNew 等同于 Serial 的多线程版本，所以 ParNew 和 Serial 一样，都可以与 Serial Old、CMS 进行组合。

Parallel Scavenge 收集器除了能和 Parallel Old 收集器配合使用，还能和 Serial Old 收集器进行组合。

来，上图，更清楚一些，​

​​

到这里，七种收集器就全部说完了，只有了解了本质后，我们也就可以逐渐进行调优的知识储备了，基础最重要，大家珍重。

作者：Ijiran

链接：https://juejin.cn/post/6994003666449629192

来源：掘金