JVM GC summary

JVM Generations

Java的堆被划分成不同的区域：

• young generation：存放新创建的对象，当这个区域占满的时候，会触发minor GC，这时候存活的对象会被标记年龄，最终会移动到old generation。
• old generation：存放存活的比较久的对象。当yound generation存活的对象年龄到达设置的阈值后，就会被移动到这里来。当这个区域满了的时候，会触发major GC。
• permanent generation：存放一些JVM运行所需的元数据，例如类的信息等。full GC的时候也包括对这个区域的GC。

其中，minor GC和major GC都是Stop the World的，即当GC触发的时候，所有的程序线程都会停止等待GC完成。通常minor GC会比major GC快很多，因为major GC会遍历所有的存活对象。

其中，yound generation 又被划分成Eden space, Survivor Space1, Survivor Space2，其中Eden Space占了绝大部分的空间。当Eden space满的时候，GC 会将存活对象移动到其中一个Survivor Space中，两个Survivor Space是为了避免内存碎片，每次将存活的对象（Eden Space以及上一个Survivor Space）移动到另一个Survivor Space中。

通过Java VisualVM和VisualGC插件可以很直观的看到GC的过程:

java -Xmx50m \
-XX:-PrintGC \
-XX:+PrintHeapAtGC \
-XX:MaxTenuringThreshold=10 \
-XX:+UseConcMarkSweepGC \
-XX:+UseParNewGC TestGC

Garbage Collectors

Argument        Description
--------------- ---------------------------------------------------------
-Xms	        Sets the initial heap size for when the JVM starts.
-Xmx	        Sets the maximum heap size.
-Xmn	        Sets the size of the Young Generation.
-XX:PermSize	Sets the starting size of the Permanent Generation.
-XX:MaxPermSize	Sets the maximum size of the Permanent Generation

• **Serial GC**:使用mark-compact算法进行GC，单线程的进行GC，适合单核CPU和在客户端允许的Java程序。
• **Parallel GC(throughput collector)**:多线程进行GC
• **Concurrent Mark Sweep (CMS) Collector**: 在程序运行的时候并发的进行GC，以最大限度减少停止时间
• **G1(Garbage-First) Garbage Collector**: CMS的替代品

其中存在并行(Parallel)和并发(Concurrent)的区别，并行是指垃圾收集器多个线程同时工作，但此时用户线程依然是停止等待的；而并发是指在用户线程工作的同时，垃圾收集器同时执行。

Garbage Collector Type           Algorithm                MultiThread
----------------- -------------- ------------------------ ----------------------
Serial            stop-the-world copying                  No
ParNew            stop-the-world copying                  Yes
Parallel Scavenge stop-the-world copying                  Yes
Serial Old        stop-the-world mark-sweep-compact       No
CMS               low-pause      concurrent-mark-sweep    Yes
Parallel Old      stop-the-world mark-sweep-compact       Yes
G1                               compacting               Yes        

Arguments                Result
------------------------ --------------------------------------------------------
-XX:+UseSerialGC         Serial + Serial Old
-XX:+UseParNewGC         ParNew + Serial Old
-XX:+UseConcMarkSweepGC  ParNew + CMS + Serial Old^["CMS" is used most of the time to collect the tenured generation. "Serial Old" is used when a concurrent mode failure occurs.]
-XX:+UseParallelGC       Parallel Scavenge + Serial Old
-XX:+UseParallelOldGC    Parallel Scavenge + Parallel Old
–XX:+UseG1GC             G1

GC过程

CMS

CMS 收集器的步骤：

Phase                    Description
------------------------ -------------------------------------------------------
Initial Mark (Stop-Word) 标记老年代中的对象是否可达(reachable)，包括可以从新生代中到达的
Concurrent Marking   
Remark       (Stop-Word)
Concurrent Sweep
Resetting

G1将Heap划分成一些相同大小的区块，但是没有限制不同代的大小。

References:

• Advanced Java
• Basics of Java Garbage Collection
• G1 in Action: Is it better than the CMS?
• Java Garbage Collection Basics
• Getting Started with the G1 Garbage Collector