JVM垃圾回收器有哪些

分析&回答

一、Serial收集器（新生代、复制算法）

这是一个单线程工作的收集器，这个单线程并不是只用一条线程完成垃圾回收的操作，而是在进行垃圾回收的时候，必须停掉其他所有的工作线程，直到它收集结束。

二、ParNew收集器（新生代、复制算法）

ParNew收集器实质上是Serial收集器的多线程并行版本，可以同时采用多条线程进行垃圾处理。

三、Parallel Scavenge收集器（新生代、复制算法）

Parallel Scavenge收集器是一款新生代收集器，基于标记复制算法，能够并行收集。特点是其关注点和其他收集器不一样，它的目标是达到一个可控的吞吐量，而不是向CMS等收集器一样尽可能的缩短垃圾收集的时候用户线程的停止时间。

四、Serial Old收集器（老年代、整理算法）

Serial Old收集器是Serial收集器的老年代版本，同样是一个单线程的收集器，使用标记-整理算法，有俩种用途：一是在JDK1.5以及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用；二是作为CMS收集器失败之后的后预案。

五、Parallel Old收集器（老年代、整理算法）

Parallel Old是Parallel Scavenge的老年代版本，支持并发收集，基于标记-整理算法实现。在注重吞吐量或者处理器资源较为稀缺的场合，优先选取Paralle Scavenge + Parallel Old的搭配方式。

六、CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

CMS收集器是一种以获取最短停顿时间为目标的垃圾收集器。从名字上就可以看出CMS收集器是基于标记-清除法的垃圾收集器，运作过程要相对来说复杂一些，整个过程分为四个阶段:

1. 初始标记：标记GC Roots能直接关联到的对象，速度很快，需要暂停用户线程；
2. 并发标记：是指从GC Roots的关联对象开始遍历整个对象图的过程，耗时比较长但是不要需要暂停用户线程；
3. 重新标记：修正在并发标记期间，因用户线程继续运作导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，需要暂停用户线程，但是时间相对并发标记阶段还是很短的；
4. 并发清除：清理掉标记阶段已经死亡的对象，由于使用清除算法，不需要移动对象，因此不需要暂停用户线程，并发清除；

总的来说，CMS收集器的内存回收是和用户线程是一起并发执行的。

CMS垃圾回收器主要有如下三个缺点：

1. CMS收集器对处理器资源非常敏感。CMS的默认回收线程数是（处理器核心数+3)/4，CPU的核心数越少，CMS回收对用户线程的影响就越大。
2. CMS收集器无法回收浮动垃圾，有可能出现一次并发清除失败而导致暂停用户线程进行Full GC。在CMS的并发清理阶段，用户线程还是在运行的，程序在结束以后会有新的垃圾产生，但是这部分垃圾CMS无法在当此清除他们，只能在下一次再次清除，这部分垃圾就叫浮动垃圾。在进行垃圾清理的过程中，由于用户线程还在运行中，因此需要留下一块空间供用户线程使用。当CMS运行期间预留的内存无法满足用户线程新建对象的需要，就会出现并发清除失败，进而使用Serial Old收集器来暂停用户线程收集老年代的垃圾。
3. CMS是基于标记清除算法的垃圾回收器，那么就会产生内存碎片，这样分配大对象就会遇到麻烦，不得不提前触发一次Full GC。

七、G1回收器（Garbage First）

G1回收器是一款主要面向服务端应用的垃圾回收器，JDK9之后，它替代了Parallel回收器。G1回收器可以面向堆内存中的任意地方来回收内存（Mix GC），没有被局限在新生代、老年代、和整堆回收中。

G1回收器中的基于Region的堆内存布局是实现上述目标的关键。G1将Java堆分为多个大小相等的独立区域（Region），每个Region都可以根据需要扮演新生代的Eden空间、Survivior空间以及老年代空间。Region中还有一个特殊的Humongos区域，用于存储大对象，当大对象的大小超过单个Region的时候，这个对象会被放在多个连续的Humongos Region中，G1会把这个区域当作老年代来处理。

G1收集器的新生代和老年代并不是固定的，他们都是一系列区域（不需要连续）的动态集合，G1进行垃圾回收的时候Region是垃圾回收的最小单元，每次收集的内存空间是G1的整数倍，有限回收收益最大的区域，能够让G1收集器在有限的时间内获取尽可能高的手机效率。

G1收集的过程大致分为以下四个步骤：

1. 初始标记：标记GC Roots能直接关联到的对象，并且修改TAMS指针的值，让下一阶段的用户线程并发工作的时候能正确的在可用Region中分配新对象，此阶段需要停止用户线程，但是时间短，而且是在Minor GC中同步完成的。
2. 并发标记：从GC Roots开始对堆中的对象进行可达性分析，扫描整个堆，耗时较长，但是和用户进程是并发进行的；
3. 最终标记：对用户线程做另一个短暂的暂停，用户处理并发阶段结束后遗留的少量的STAB记录；
4. 筛选回收：对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户期望的停顿时间来制定停顿计划，把回收的那部分Region中存活的对象复制到空的Region中，再清理掉旧的Region中的全部空间，涉及对象的复制移动，需要暂停用户线程

G1在整体上是基于标记整理算法实现的，但是从俩个Region来看，是基于标记复制算法，这俩种方法确保G1在垃圾回收的时候不会产生内存碎片。

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