java面试一日一题：java中的垃圾回收器

问题：请讲下java中垃圾回收器有哪些？

分析：该问题主要考察hotspot虚拟机下实现的垃圾回收器

回答要点：

主要从以下几点去考虑，

1、垃圾回收器的种类

2、每种垃圾回收器的着重点是什么

前边的文章中分享了“如何设计一个垃圾回收器”、“垃圾回收算法”、“垃圾回收中的并行并发”等，今天打算分享下hotspot虚拟机中的垃圾回收器。

先看下垃圾回收器的分类，分类标准有按照垃圾回收线程和用户线程的关系、工作的内存区域

垃圾回收线程和用户线程的关系

串行

serial、serial old

并行

parNew、parallel Scavenge、parallel old

并发

CMS、G1

工作的内存区域

年轻代

serial、parNew、parallel Scavenge

年老代

serial old、parallel old、CMS

年轻代、年老代

有了上面的分类，对hotspot虚拟机下的垃圾回收器大致有了了解，下面重点介绍。

serial

serial使用复制算法，作用在年轻代。同时垃圾回收线程是单线程的，也就是串行回收。以减少系统的停顿时间为目的。

serial old

serial old使用标记-整理算法，作用在年老代。垃圾回收线程是单线程，是串行回收。它是serial的年老代版本。以减少系统的停顿时间为目的

parNew

parNew使用复制算法，作用在年轻代。垃圾回收线程是多线程的，是并行回收。它可以相当于serial的多线程版本。以减少系统的停顿时间为目的

parallel Scavenge

parallel Scavenge使用复制算法，作用在年轻代。垃圾回收线程是多线程的，是并行回收。以控制系统的吞吐量为目的，适合后台计算型的任务。

parallel old

parallel Old使用标记-整理算法，作用在年老代。垃圾回收线程是多线程的，是并行回收的，是parallel Scavenge的年老代版本。

CMS

CMS使用标记-清除算法，作用在年老代。垃圾回收是多线程的，且和用户线程是并发执行的。以获取最少的系统停顿时间为目的。收集的过程如下，

初始标记
并发标记
重新标记
并发清除

示意图如下，

在上面的4个阶段中，初始标记和重新标记都存在stop the world的现象，前者是单线程串行，后者是多线程并行，在并发标记和并发清除阶段则属于并发执行。由于使用的是标记-清除算法，所以在垃圾回收后会存在垃圾碎片的情况；由于是在并发清除阶段用户线程还在运行中，所以会存在浮动垃圾无法回收的情况，

G1作为一款主流的垃圾回收器，从整体上而言使用的是标记-整理算法，具体到每两个region使用的是复制算法，具有以下的特点，

充分利用并行与并发的优势
分代收集，在G1中仍然保持着分代收集的概念，但是不需要搭配其他收集器，它自己就可以管理整个堆，而且年轻代和年老代不再是物理隔离的，取而代之的是把整个堆分为很多大小相等的独立区域，称为region，年轻代就是一组region的集合。
空间整合，由于从整体上看使用标记-整理算法，从每两个region上看使用复制算法，所以使用G1不会产生垃圾碎片。
可预测的停顿时间，G1和CMS都是以减少停顿时间为目的，和CMS不同的是G1建立了一套可预测的停顿时间模型。

G1分为以下几个阶段

初始标记
并发标记
最终标记
筛选回收

示意图如下，

除了上面介绍的7款垃圾回收器外，现在还有一个ZGC，是比较新的垃圾回收器，这个计划后续再研究。

衡量一款垃圾回收器的好坏，主要看两个关键指标：停顿时间、吞吐量。针对这两个指标的解释，可以参见《java面试一日一题：如何设计一款垃圾回收器》。

停顿时间重点关注用户线程的停顿时长，主要影响的是和用户的交互上，反应在系统的响应速度；吞吐量则关注的是高效利用CPU时间，完成后台的计算任务。综上，如果是和用户交互的系统，请选择以减少停顿时间为目的的垃圾回收器，如果是后台的定时任务等耗时的计算任务，请选择以提升吞吐量为目的的垃圾回收器。

有不正之处，欢迎指正，谢谢