為什么要分代

分代的垃圾回收策略，是基于這樣一個事實：不同的對象的生命周期是不一樣的。因此，不同生命周期的對象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。

在Java程序運行的過程中，會產(chǎn)生大量的對象，其中有些對象是與業(yè)務(wù)信息相關(guān)，比如Http請求中的Session對象、線程、Socket連接，這類對象跟業(yè)務(wù)直接掛鉤，因此生命周期比較長。但是還有一些對象，主要是程序運行過程中生成的臨時變量，這些對象生命周期會比較短，比如：String對象，由于其不變類的特性，系統(tǒng)會產(chǎn)生大量的這些對象，有些對象甚至只用一次即可回收。

試想，在不進行對象存活時間區(qū)分的情況下，每次垃圾回收都是對整個堆空間進行回收，花費時間相對會長，同時，因為每次回收都需要遍歷所有存活對象，但實際上，對于生命周期長的對象而言，這種遍歷是沒有效果的，因為可能進行了很多次遍歷，但是他們依舊存在。因此，分代垃圾回收采用分治的思想，進行代的劃分，把不同生命周期的對象放在不同代上，不同代上采用最適合它的垃圾回收方式進行回收。

如何分代

如圖所示：

虛擬機中的共劃分為三個代：年輕代（Young Generation）、年老點（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。其中持久代主要存放的是Java類的類信息，與垃圾收集要收集的Java對象關(guān)系不大。年輕代和年老代的劃分是對垃圾收集影響比較大的。

年輕代：

所有新生成的對象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標(biāo)就是盡可能快速的收集掉那些生命周期短的對象。年輕代分三個區(qū)。一個Eden區(qū)，兩個Survivor區(qū)(一般而言)。大部分對象在Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時，還存活的對象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個中的一個），當(dāng)這個Survivor區(qū)滿時，此區(qū)的存活對象將被復(fù)制到另外一個Survivor區(qū)，當(dāng)這個Survivor去也滿了的時候，從***個Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時還存活的對象，將被復(fù)制“年老區(qū)(Tenured)”。需要注意，Survivor的兩個區(qū)是對稱的，沒先后關(guān)系，所以同一個區(qū)中可能同時存在從Eden復(fù)制過來 對象，和從前一個Survivor復(fù)制過來的對象，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從***個Survivor去過來的對象。而且，Survivor區(qū)總有一個是空的。同時，根據(jù)程序需要，Survivor區(qū)是可以配置為多個的（多于兩個），這樣可以增加對象在年輕代中的存在時間，減少被放到年老代的可能。

年老代：

在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對象，就會被放到年老代中。因此，可以認為年老代中存放的都是一些生命周期較長的對象。

持久代：

用于存放靜態(tài)文件，如今Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate等，在這種時候需要設(shè)置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=<N>進行設(shè)置。

什么情況下觸發(fā)垃圾回收

由于對象進行了分代處理，因此垃圾回收區(qū)域、時間也不一樣。GC有兩種類型：Scavenge GC和Full GC。

Scavenge GC

一般情況下，當(dāng)新對象生成，并且在Eden申請空間失敗時，就會觸發(fā)Scavenge GC，對Eden區(qū)域進行GC，清除非存活對象，并且把尚且存活的對象移動到Survivor區(qū)。然后整理Survivor的兩個區(qū)。這種方式的GC是對年輕代的Eden區(qū)進行，不會影響到年老代。因為大部分對象都是從Eden區(qū)開始的，同時Eden區(qū)不會分配的很大，所以Eden區(qū)的GC會頻繁進行。因而，一般在這里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能盡快空閑出來。

Full GC

對整個堆進行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因為需要對整個對進行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此應(yīng)該盡可能減少Full GC的次數(shù)。在對JVM調(diào)優(yōu)的過程中，很大一部分工作就是對于FullGC的調(diào)節(jié)。有如下原因可能導(dǎo)致Full GC：

分代垃圾回收流程示意

選擇合適的垃圾收集算法

串行收集器

用單線程處理所有垃圾回收工作，因為無需多線程交互，所以效率比較高。但是，也無法使用多處理器的優(yōu)勢，所以此收集器適合單處理器機器。當(dāng)然，此收集器也可以用在小數(shù)據(jù)量（100M左右）情況下的多處理器機器上。可以使用-XX:+UseSerialGC打開。

并行收集器

對年輕代進行并行垃圾回收，因此可以減少垃圾回收時間。一般在多線程多處理器機器上使用。使用-XX:+UseParallelGC.打開。并行收集器在J2SE5.0第六6更新上引入，在Java SE6.0中進行了增強--可以對年老代進行并行收集。如果年老代不使用并發(fā)收集的話，默認是使用單線程進行垃圾回收，因此會制約擴展能力。使用-XX:+UseParallelOldGC打開。

使用-XX:ParallelGCThreads=<N>設(shè)置并行垃圾回收的線程數(shù)。此值可以設(shè)置與機器處理器數(shù)量相等。

此收集器可以進行如下配置：
 

并發(fā)收集器

可以保證大部分工作都并發(fā)進行（應(yīng)用不停止），垃圾回收只暫停很少的時間，此收集器適合對響應(yīng)時間要求比較高的中、大規(guī)模應(yīng)用。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打開。

并發(fā)收集器主要減少年老代的暫停時間，他在應(yīng)用不停止的情況下使用獨立的垃圾回收線程，跟蹤可達對象。在每個年老代垃圾回收周期中，在收集初期并發(fā)收集器 會對整個應(yīng)用進行簡短的暫停，在收集中還會再暫停一次。第二次暫停會比***次稍長，在此過程中多個線程同時進行垃圾回收工作。

并發(fā)收集器使用處理器換來短暫的停頓時間。在一個N個處理器的系統(tǒng)上，并發(fā)收集部分使用K/N個可用處理器進行回收，一般情況下1<=K<=N/4。

在只有一個處理器的主機上使用并發(fā)收集器，設(shè)置為incremental mode模式也可獲得較短的停頓時間。

浮動垃圾：由于在應(yīng)用運行的同時進行垃圾回收，所以有些垃圾可能在垃圾回收進行完成時產(chǎn)生，這樣就造成了“Floating Garbage”，這些垃圾需要在下次垃圾回收周期時才能回收掉。所以，并發(fā)收集器一般需要20%的預(yù)留空間用于這些浮動垃圾。

Concurrent Mode Failure：并發(fā)收集器在應(yīng)用運行時進行收集，所以需要保證堆在垃圾回收的這段時間有足夠的空間供程序使用，否則，垃圾回收還未完成，堆空間先滿了。這種情況下將會發(fā)生“并發(fā)模式失敗”，此時整個應(yīng)用將會暫停，進行垃圾回收。

啟動并發(fā)收集器：因為并發(fā)收集在應(yīng)用運行時進行收集，所以必須保證收集完成之前有足夠的內(nèi)存空間供程序使用，否則會出現(xiàn)“Concurrent Mode Failure”。通過設(shè)置-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=<N>指定還有多少剩余堆時開始執(zhí)行并發(fā)收集。

小  結(jié)

串行處理器

◆  適用情況：數(shù)據(jù)量比較小（100M左右）；單處理器下并且對響應(yīng)時間無要求的應(yīng)用。

◆ 缺點：只能用于小型應(yīng)用。

并行處理器：

◆ 適用情況：“對吞吐量有高要求”，多CPU、對應(yīng)用響應(yīng)時間無要求的中、大型應(yīng)用。舉例：后臺處理、科學(xué)計算。
◆ 缺點：垃圾收集過程中應(yīng)用響應(yīng)時間可能加長。

并發(fā)處理器：

◆ 適用情況：“對響應(yīng)時間有高要求”，多CPU、對應(yīng)用響應(yīng)時間有較高要求的中、大型應(yīng)用。舉例：Web服務(wù)器/應(yīng)用服務(wù)器、電信交換、集成開發(fā)環(huán)境。

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