垃圾回收器的分类

• 按线程数分（垃圾回收线程数）
  • 串行垃圾回收器
    • 只有一个CPU执行，会STW，直到垃圾收集完成
  • 并行垃圾回收器
    • 多个CPU核心同时执行，也会STW，不过在多核的机器上，并行垃圾收集器比串行垃圾收集器快
• 按照工作模式分
  • 并发式垃圾回收器
    • 并发式垃圾回收器与应用线程交替工作，尽可能减少程序停顿的时间
  • 独占式垃圾回收器
    • 独占式垃圾回收器一旦运行，就STW，直到垃圾收集完成
• 按碎片处理方式分
  • 压缩式垃圾回收器
    • 垃圾回收完成后，对存活的对象进行压缩整理，消除回收后的碎片，再分配对象空间使用指针碰撞
  • 非压缩式垃圾回收器
    • 不压缩，分配对象空间使用空闲列表

      GC的性能指标

1. 吞吐量：运行用户代码的时间占总运行时间的比例（总运行时间 = 程序的运行时间 + 内存回收的时间）
2. 垃圾收集开销：吞吐量的补数，垃圾收集所用时间与总运行时间的比例。
3. 暂停时间：执行垃圾收集时，程序的工作线程被暂停的时间。
4. 收集频率：相对于应用程序的执行，收集操作发生的频率。
5. 内存占用：Java堆区所占的内存大小。

6. 快速：一个对象从诞生到被回收所经历的时间。

7. 吞吐量、暂停时间、内存占用这三者共同构成一个“不可能三角”。三者总体的表现会随着技术进步而越来越好。一款优秀的收集器通常最多同时满足其中的两项。

8. 这三项里，暂停时间的重要性日益凸显。因为随着硬件发展，内存占用多些越来越能容忍，硬件性能的提升也有助于降低收集器运行时对应用程序的影响，即提高了吞吐量。而内存的扩大，对延迟反而带来负面效果。

9. 简单来说，主要抓住两点：

   • 吞吐量
   • 暂停时间

     吞吐量

10. 吞吐量就是CPU用于运行用户代码的时间与CPU总消耗时间的比值，即吞吐量=运行用户代码时间 /（运行用户代码时间+垃圾收集时间）

    • 比如：虚拟机总共运行了100分钟，其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。
11. 这种情况下，应用程序能容忍较高的暂停时间，因此，高吞吐量的应用程序有更长的时间基准，快速响应是不必考虑的
12. 吞吐量优先，意味着在单位时间内，STW的时间最短：0.2+0.2=0.4

暂停时间

1. “暂停时间”是指一个时间段内应用程序线程暂停，让GC线程执行的状态。
   • 例如，GC期间100毫秒的暂停时间意味着在这100毫秒期间内没有应用程序线程是活动的
2. 暂停时间优先，意味着尽可能让单次STW的时间最短：0.1+0.1 + 0.1+ 0.1+ 0.1=0.5，但是总的GC时间可能会长

吞吐量VS暂停时间

1. 高吞吐量较好因为这会让应用程序的最终用户感觉只有应用程序线程在做“生产性”工作。直觉上，吞吐量越高程序运行越快。
2. 低暂停时间（低延迟）较好，是从最终用户的角度来看，不管是GC还是其他原因导致一个应用被挂起始终是不好的。这取决于应用程序的类型，有时候甚至短暂的200毫秒暂停都可能打断终端用户体验。因此，具有较低的暂停时间是非常重要的，特别是对于一个交互式应用程序（就是和用户交互比较多的场景）。
3. 不幸的是”高吞吐量”和”低暂停时间”是一对相互竞争的目标（矛盾）。
   • 因为如果选择以吞吐量优先，那么必然需要降低内存回收的执行频率，但是这样会导致GC需要更长的暂停时间来执行内存回收。
   • 相反的，如果选择以低延迟优先为原则，那么为了降低每次执行内存回收时的暂停时间，也只能频繁地执行内存回收，但这又引起了年轻代内存的缩减和导致程序吞吐量的下降。
4. 在设计（或使用）GC算法时，我们必须确定我们的目标：一个GC算法只可能针对两个目标之一（即只专注于较大吞吐量或最小暂停时间），或尝试找到一个二者的折衷。

5. 现在标准：在最大吞吐量优先的情况下，降低停顿时间

   不同的垃圾回收器概述

   垃圾收集器发展史

6. 1999年随JDK1.3.1一起来的是串行方式的Serial GC，它是第一款GC。ParNew垃圾收集器是Serial收集器的多线程版本

7. 2002年2月26日，Parallel GC和Concurrent Mark Sweep GC跟随JDK1.4.2一起发布·
8. Parallel GC在JDK6之后成为HotSpot默认GC。
9. 2012年，在JDK1.7u4版本中，G1可用。
10. 2017年，JDK9中G1变成默认的垃圾收集器，以替代CMS。
11. 2018年3月，JDK10中G1垃圾回收器的并行完整垃圾回收，实现并行性来改善最坏情况下的延迟。
12. 2018年9月，JDK11发布。引入Epsilon 垃圾回收器，又被称为 “No-Op(无操作)“ 回收器。同时，引入ZGC：可伸缩的低延迟垃圾回收器（Experimental）
13. 2019年3月，JDK12发布。增强G1，自动返回未用堆内存给操作系统。同时，引入Shenandoah GC：低停顿时间的GC（Experimental）。
14. 2019年9月，JDK13发布。增强ZGC，自动返回未用堆内存给操作系统。

15. 2020年3月，JDK14发布。删除CMS垃圾回收器。扩展ZGC在macOS和Windows上的应用

    经典垃圾收集器

16. 串行回收器：Serial、Serial old

17. 并行回收器：ParNew、Parallel Scavenge、Parallel old
18. 并发回收器：CMS、G1

垃圾回收器的组合关系

1. 两个收集器间有连线，表明它们可以搭配使用：
   • Serial/Serial old
   • Serial/CMS （JDK9废弃）
   • ParNew/Serial Old （JDK9废弃）
   • ParNew/CMS
   • Parallel Scavenge/Serial Old （预计废弃）
   • Parallel Scavenge/Parallel Old
   • G1
2. 其中Serial Old作为CMS出现”Concurrent Mode Failure”失败的后备预案。
3. （红色虚线）由于维护和兼容性测试的成本，在JDK 8时将Serial+CMS、ParNew+Serial Old这两个组合声明为废弃（JEP173），并在JDK9中完全取消了这些组合的支持（JEP214），即：移除。
4. （绿色虚线）JDK14中：弃用Parallel Scavenge和Serial Old GC组合（JEP366）

5. （青色虚线）JDK14中：删除CMS垃圾回收器（JEP363）

   查看默认垃圾回收器

6. **-XX:+PrintCommandLineFlags**：查看命令行打印的相关参数（包含使用的垃圾收集器）

7. 使用命令行指令：**jinfo -flag 相关垃圾回收器参数 进程ID**，如jinfo -flag UseParallelGC 进程id