CMS

​ CMS是基于并发的 "标记-清理" 算法实现的老年代收集器，以获取最短回收停顿时间为目标。

CMS回收垃圾的4个阶段

  • 初始标记（Stop The World）：独占CPU，仅标记GC-Roots能直接关联的对象；

  • 并发标记：可以和用户线程并行执行，标记所有可达对象；

  • 重新标记（Stop The World）：独占CPU，对并发标记阶段用户线程运行产生的垃圾对象进行标记修正；

  • 并发清理：可以和用户线程并行执行，清理垃圾。

CMS优缺点

优点

  • 并发收集，低停顿。

缺点

  • 内存空间碎片：“标记-清理”算法会产生大量的空间碎片，会出现老年代空间很大但无法找到连续空间来分配当前对象，提前触发一次FullGC；
  • 对CPU敏感：在并发阶段虽然不会导致用户线程停顿，但是会因为占用了一部分线程使应用程序变慢，适用于老年代并不频繁GC的场景；
  • 无法处理浮动垃圾：在最后一步并发清理的过程中，用户线程执行也会产生垃圾，但是这部分垃圾是在标记之后，所以只有等到下一次GC的时候清理掉，这部分垃圾叫浮动垃圾。

G1

​ JDK9以后的默认GC，基于"标记-整理"算法，将内存进行Region分区，不区分新生代老生代，除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间 。

G1回收垃圾的4个阶段

  • 初始标记（Stop the World）：标记GC Roots 可以直接关联的对象，该阶段需要CPU独占 ，但是耗时短；

  • 并发标记：从GC Roots开始堆中对象进行可达性分析，寻找存活的对象，可以与其他程序并发执行，耗时较长；

  • 最终标记（Stop the World）：并发标记期间用户程序会导致标记记录产生变动（好比一个阿姨一边清理垃圾，另一个人一边扔垃圾）虚拟机会将这段时间的变化记录在Remembered Set Logs 中。最终标记阶段会向Remembered Set合并并发标记阶段的变化。这个阶段需要 Stop the World ，也可以并发执行；

  • 筛选回收（Stop the World）：对每个Region的回收成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。Sun公司透露这个阶段其实也可以做到并发，但考虑到停顿线程将大幅度提高收集效率，所以选择停顿。

G1优缺点

优点

  • 可以设定停顿时间的目标，相比于CMS，G1未必能做到CMS在最好情况下的延时停顿，但是最差情况要好很多；
  • 避免内存碎片：“标记-整理”算法的好处，尤其是当 Java 堆非常大的时候，G1 的优势更加明显。

缺点

  • G1 需要Remembered Set (卡表)来记录引用关系，这种数据结构占用大量内存，可能达到整个堆内存容量的 20% 甚至更多。

G1和CMS的区别

  • G1从整体上来看是 标记-整理 算法，但从局部（两个Region之间）是标记-复制算法。而CMS是 标记-清除算法。G1不会产生内存碎片，而CMS会产生内存碎片；
  • CMS使用了 写后屏障来维护卡表，而G1不仅使用了写后屏障来维护卡表，还是用了 写前屏障来跟踪并发时的指针变化情况（为了实现原始快照）；
  • CMS对Java堆内存使用的是传统的新生代和老年代划分方法，而G1使用的全新的Region划分方法；
  • CMS收集器只收集老年代，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器；
  • CMS使用 增量更新解决并发标记下出现的错误标记问题，而G1使用原始快照解决；
  • 按照《深入理解Java虚拟机》作者说法，CMS 在小内存应用上的表现要优于 G1，而大内存应用上 G1 更有优势，大小内存的界限是6~8GB。

什么情况下应该考虑使用G1

官方文档：

  • 实时数据占用超过一半的堆空间；
  • 对象分配或者晋升的速度变化大；
  • 希望消除长时间的GC停顿（超过0.5-1秒）；
  • 内存大于8GB。