性能优化-各种GC用法和关系

常见的垃圾收集器有Serial GC、ParNew GC、CMS GC、Parallel GC、G1 GC

Serial GC:

• 优点：单线程精简的GC实现，无需维护复杂的数据结构，初始化简单，是client模式下JVM默认选项。最古老的GC。老年代使用Serial Old GC
• 缺点：会进入"Stop-The World"状态。
• 命令：-XX: UseSerialGC
• 日志：DefNew是新生代，Tenured是老年代

ParNew GC：

• 新生代GC实现，是SerialGC的多线程版本，最常见的应用场景是配合老年代的CMS GC 工作。
• 命令：-XX: UseParNewGC
• 日志：ParNew是新生代，Tenured是老年代

CMS（Concurrent Mark Sweep）GC：

• 优点： 基于标记-清除（Mark-Sweep）算法，尽量减少停顿时间(停顿优先)。
• 缺点： 存在碎片化问题，在长时间运行的情况下会发生full GC，导致恶劣停顿。会占用更多的CPU资源，和用户争抢线程。在JDK 9中被标记为废弃。
• 命令： 老年代使用CMS GC。同时年轻代 触发多线程ParNew GC
• 日志： ParNew是新生代，CMS是老年代

Parrallel GC：

• 在JDK8等版本中，是server模式JVM的默认GC选择，也被称为吞吐量优先的GC，算法和Serial GC相似。（吞吐量优先的 GC）
• 特点是老生代和新生代GC并行进行，更加高效。
• 命令：-XX: UseParallelGC （表明新生代用Parrallel GC） -XX: UseParallelOldGC (表明老年代使用Parrallel Old GC)  二者可以相互激活。
• 日志：PSYoungGen是新生代，ParOldGen是老年代。

G1 GC：

• 兼顾了吞吐量和停顿时间的GC实现，是Oracle JDK 9后默认的GC
•  可以直观的设值停顿时间，相对于CMS GC ，G1未必能做到CMS最好情况下的延时停顿，但比最差情况要好得多
• G1 仍存在分代的概念，使用了Region棋盘算法，实际上是标记-整理（Mark-Compact）算法，可以避免内存碎片，尤其是堆非常大的时候，G1优势更明显。
• G1 吞吐量和停顿表现都非常不错。
• 命令：-XX: UseG1GC
• 日志：garbage-first heap

ZGC:

• 持TB级别：根据官方文档来看，在Jdk11时ZGC可支持的最大内存为4TB，在jdk⒀可以支持16TB。持TB级别：根据官方文档来看，在Jdk11时ZGC可支持的最大内存为4TB，在jdk⒀可以支持16TB。
• 最大停顿时间不超过10ms：之所以能控制在10ms以下，是因为它的停顿时间主要跟Root扫描有关，而跟root数量和堆的大小没有关系。
• ZGC内部是以Region的方式进行内存布局的，暂时没有设置分代，使用读屏障、颜色指针等技术来实现可并发的标记–整理算法的，且低延迟，Region分为大中小三种类型： 1、小型Region(small Region)：容量为2mb，用于放置小于256kb的对象。 2、中型Region(medium Region)：容量为4mb，用于放置容量大于等于256kb但小于4mb的对象。 3、大型Region(large Region)：容量不固定，大小可变，但必须是2的整数倍，且大小大于等于4mb的对象。
• 命令：-XX: UnlockExperimentalVMOptions -XX: UseZGC

那么还有Young GC 、Old GC、Mixed GC、Full GC又是什么呢？

首先这些GC不是回收器，而是垃圾收集，其实正对对HotSpot VM的实现， 里面的GC按照回收区域又分两大类型：

• 部分收集Partial GC     1、新生代收集  Minor GC / Young GC：新生代（EdenS0，S1）的垃圾收集，在年轻代中的Eden内存区域被占满之后，实际上就需要触发年轻代的gc     2、老年代收集  Major GC / Old GC：老年代GC（目前只有CMS GC 有单独的老年代收集的行为）经常说Full GC 就是老年代收集     3、混  合 收 集  Mixed GC：收集整个新生代和部分老年代的 垃圾收集（目前只有G1 GC 有这种收集的行为）
• 整堆收集Full GC：收集整个JAVA堆和方法区的垃圾收集

Young GC 、Old GC、Mixed GC、Full GC触发时间 

• 新生代收集  Minor GC / Young GC：一般就是在新生代的Eden区域满了之后就会触发，采用复制算法来回收新生代的垃圾。
• 老年代收集  Major GC / Old GC
  1. 老年代可用的连续内存空间 <  Young GC后升入老年代平均值，说明本次Young GC后可能升入老年代的对象大小，可能超过了老年代当前可用内存空间。此时必须先触发一次Old GC给老年代腾出更多的空间，然后再执行Young GC。
  2. 执行Young GC之后有一批对象需要放入老年代，老年代就是没有足够的内存空间存放这些对象，此时必须立即触发一次Old GC。
  3. 老年代内存使用率超过了92%，也要直接触发Old GC，当然这个比例是可以通过参数调整
• 整堆收集的Full GC：
  1. JVM的实现机制里，其实在Old GC几种条件达到的时候，他触发的实际上就是Full GC，这个Full GC会包含Young GC、Old GC和永久代的GC。
  2. 方法区不足就触发Full GC
  3. System.gc()
• 混  合 收 集  Mixed GC：是只有G1垃圾收集器才会触发的, mixed gc是指新生代gc＋部分老年代gc，注意是部分，不是对整个老年代进行gc。当老年代的内存使用率达到某个阈值就会触发混合GC

如何选择GC（JKD9之前的版本）

• 如果你的程序追求低延迟，用户交互度较为频繁，那你可以采用ParNew CMS组合（这也是淘宝早期的选择，但后面采用了自研JVM）。
• 如若你的程序追求高吞吐，后台计算工作较多，那么Parallel Scavenge Parallel Old这组PS PO的收集器会更适合你。
• 单核或双核的机器时，那么最经典的Serial Serial Old组合绝对是你的最佳选择。