今天，我整理了下学习 JVM 时的心得，分享给大家，希望无论是对初学 JVM 还是准备面试的程序猿都能有些帮助。
大家好，我是吴明。 这一次我给大家讲下，垃圾收集器。
回顾
上一次，我们讲了一个理论、三个算法，我们还说到所有的垃圾收集器都来源于此。 那么接下来，我们开始具体讲垃圾收集器。
本文涉及到的名词：
- Serial：新生代收集器，单线程
- ParNew：新生代收集器，多线程
- ParallelScanvenge: 新生代收集器，多线程
- Throughout：吞吐量
- GC 线程：垃圾回收器的工作线程
- 用户线程：开发人员写的用户程序的执行线程
- Stop the world：暂停所有用户线程
- Safe Point：安全点，用户线程可以停止下来的地点
新生代和老年代的由来
大家先看一张图
初次看这张图的人可能会有些发懵。
别急，这样看。
这个图用颜色分成上下两部分。
上面浅色的部分，是新生代的收集器。
下面深色的部分，是老年代的收集器。
等等，吴明，为什么这么分，新生代和老年代的收集器还不一样吗？
是的，不一样。还记得上一次我们提到的一个理论吗？ 现在用到它了，拿出来复习下:
- 大部分对象存活时间很短
- 存活时间越久的对象越不容易被回收。
这个理论告诉了我们什么，只是告诉了我们这两句话吗？别闹！ 它告诉我们，对象与对象是不同的，它们可以按照存活时间分成两类：
- 第一类对象只占用内存一小段时间就被释放
- 第二类对象会占用内存很长时间才被释放
那么我是不是就可以做个优化啊？对。
- 第一类对象，我们回收的频率高一点
- 第二类对象，我们回收的频率低一点
自然而然的，我们针对这两类对象，用的收集器就不一样。
这就是一块内存分成新生代和老年代的由来。
好了，回到这个图。
上半部分列出的新生代收集器有：Serial、ParNew、Parallel Scavenge。
下半部分列出的老年代收集器有：CMS、Serial Old、Paralle Old。
中间的连线说明如何配合使用新生代和老年代收集器。
如果我对新生代使用的是 Serial 收集器的话，对老年代我有哪些选择？
看连线。我可以选 CMS，也可以选 Serial Old。
注意，这里有个特殊的收集器是 Garbage First（简称 G1)。它既可以对新生代使用，又可以对老年代使用。G1是一个伟大的创新。
这几个收集器，我们会一个一个的讲。重点是 CMS、G1。
Serial
首先看 Serial，它是一种单线程的垃圾收集器。
关键字：单线程。
看图，大概是这样子。
一开始是用户线程在跑，需要垃圾收集时，所有用户线程会暂停，GC 线程会继续跑。
Stop the world
用户线程会发生 Stop the world。
Stop the world 是什么意思？就是说整个世界都停了。我们的程序世界“Hello World” 停止了。
在这里就是用户线程都停止了，应用会暂停。
当垃圾收集器都执行完了之后，用户线程又会继续执行。
看这个图，用户线程有多个，而 GC 线程只有一个，这个不是我偷懒，少画了，而是 GC 线程就只有一个。
这里有个安全点，在这个点会发生Stop the world。安全点的具体知识我在后面讲 CMS 时详细讲。
具体应用
那这种 Serial 用在哪里？用在客户端。内存比较小的情况下，效率非常高。为什么高？因为单线程模式，没有上下文切换开销。虽然有暂停，但是暂停时间非常的短，原因是内存小，扫描的时间也不会太久。
算法
还有一点很关键，垃圾收集器都来源于三个算法。Serial 是哪个算法？
记住 Serial 是标记-复制算法。
再请记住一句话，新生代都是标记-复制算法。
ParNew
ParNew 是多线程版本的 Serial 收集器。
代码几乎和 Serial 完全一致，差别 Serial 是单线程，ParNew 是多线程。
我们来看图
不偷懒，我们依旧描述一下它的整体过程：
一开始是用户线程在跑，需要垃圾收集时，所有用户线程会暂停，多个 GC 线程开始工作。
GC的具体工作就是：
- 标记新生代的存活对象
- 清除新生代的非存活对象。
当垃圾收集器都执行完了之后，用户线程又会继续执行。
整个回收过程都是 Stop the world
ParNew 和 Serial对比
- 相同点：都是标记复制算法，都是新生代收集器，都是全程 Stop the world
- 不同点：Serial 是单个 GC 线程，ParNew 是多个 GC 线程。
关联
为什么之前有了 Serial，又出现了 ParNew 呢？
因为在 Java 早期，CPU 内核也是稀缺资源。单核的机器很普遍，而线程是 CPU 运行的最小单元。
不是有道面试题：进程和线程有什么区别吗？
进程是资源分配的最小单元，而线程是CPU执行的最小单元。
所以，在那个时代，Serial 完全满足需求。
后来 CPU 的核数普遍上来了，Serial 也需要做出改变，于是就有了 ParNew。
Parallel Scavenge
这是第三种垃圾收集器。Parallel 是并行的意思，Scavenge 一般指对新生代的扫描。单纯从语义来看，它和 ParNew 没什么区别，但是它却是 Jdk7 中新生代的默认垃圾收集器。
它有什么优势呢？
和 ParNew 相比，它引入了一个新的概念——吞吐量。吞吐量其实就是用户线程执行时间除以总时间。公式如下：
用户线程执行总时间/(用户线程执行总时间+GC线程执行总时间)
举个例子：
程序跑了100分钟，其中用户线程跑了99分钟，GC 线程跑了1分钟。
那程序的吞吐量就是99。
它的执行流程如下图，和 ParNew 一样的：
首先用户线程在执行，接着 Stop the world，GC线程开始跑。 ParNew 和 Paralle Scavenge 都是并行的垃圾收集器。
GC 的并发和并行
这里，有个问题需要搞清楚。什么是并行？什么是并发？ 简单的说：
- 并行=多个 GC 线程一起执行
- 并发=用户线程和 GC 线程一起执行
如何控制吞吐量
Parallel Scavenge 提取了两个变量：
- 停顿时间
- 吞吐量大小
GC 线程根据这两个变量来控制线程的执行时间。
具体参数如下：
- -XX:MaxGCPauseMillis 垃圾收集停顿时间
- -XX:GCTimeRatio 吞吐量大小
吞吐量的思考：
这里我们需要思考一个问题，是不是停顿时间越短越好？看下面的例子：
- 调整前：新生代占用空间1000M，停顿时间为100ms，回收后释放了900M。需要在1s后进行下次回收。
- 调整：停顿时间设为20ms。
- 调整后：新生代占用空间1000M，停顿时间20ms，回收后释放了200M，5ms后就需要进行下次回收。
停顿时间从100ms调整为20ms，单位时间回收的次数增多了，但是每次回收释放的空间减少了，很快空间又会不够。
那么是缩短停顿时间，保证回收频率，还是增大停顿时间，保准回收空间足够大？这是一个平衡问题。平衡点该如何去找呢？
JVM 给了你一个自适应参数：
+UseAdaptiveSizePolicy：自适应调解 GC 回收策略
这个参数意味着，很多相关参数，JVM 会自己帮你配置好，不再需要你操心。JVM 会自己寻找那个最适合的点。如果启用这个自适应的参数，在跟踪 GC log 时你会看到一个词 GC Ergonomics。
总结
这节课，一口气讲了三个新生代收集器，是不是一点不难啊！
别着急，挑战就要来了，下一次我们讲老年代收集器。其中的 CMS 是面试的重点，知识点和细节都非常多。
学好了CMS，后续的几个收集器也都会了。
复习下，本节课的内容。
最后
精彩持续不断，请大家关注微信公众号：无名岛上
