Java虚拟机JVM性能优化（三）:垃圾收集详解

首先需要了解的是垃圾收集是Java虚拟机中极其重要的一部分。在Java应用程序运行的过程中，难免会产生各种各样的垃圾对象，而垃圾收集的工作就是回收无用的垃圾对象，以避免内存泄漏或内存溢出等问题。

一、垃圾收集算法

Java虚拟机的垃圾收集算法主要分为两大类：标记-清除算法和复制算法。

1. 标记-清除算法

标记-清除算法主要分为标记和清除两个阶段。在标记阶段，通过根据GC Roots对象进行可达性分析，标记所有存活的对象；在清除阶段，清除所有未被标记的对象，这些未被标记的对象就是“垃圾”。

但是标记-清除算法在进行垃圾回收时，会产生大量的内存碎片，从而导致内存空间的浪费，影响Java应用程序的性能。

2. 复制算法

复制算法主要分为两个区域：Eden区和Survivor区。在垃圾回收进行时，复制算法会将存活的对象从原来的区域复制到另一个区域中，并清空原来区域中的所有对象。

复制算法虽然会对内存空间进行浪费，但是它能够有效避免内存碎片的产生，从而提高Java应用程序的性能。

二、垃圾收集器

Java虚拟机提供了多种垃圾收集器，主要分为以下几种。

1. Serial收集器

Serial收集器是Java虚拟机的一个单线程收集器，在进行垃圾回收时会暂停程序的运行。Serial收集器主要用于单处理器或小型应用程序中，但是在多处理器的情况下，Serial收集器的性能受限。

2. ParNew收集器

ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本，在进行垃圾回收时会开启多个线程进行并行处理，从而提高垃圾回收的效率。ParNew收集器主要用于多处理器或大型应用程序中。

3. Parallel收集器

Parallel收集器是一种并行垃圾收集器，它主要针对多核处理器进行优化，采用多线程并行处理的方式进行垃圾回收。Parallel收集器在垃圾回收时会停止所有的应用线程，可以充分利用多核处理器的性能。

4. CMS收集器

CMS收集器是基于标记-清除算法的一种并发垃圾收集器，它可以在程序运行过程中进行垃圾回收，不会引起明显的停顿。但是CMS收集器在运行时需要消耗大量的CPU资源，对于CPU较慢或者多核数量少的计算机不太适用。

三、内存分配策略

Java虚拟机的内存管理还包括内存分配策略，主要分为以下几种。

1. 对象优先分配

对象优先分配策略是指，Java虚拟机会将新创建的对象分配到新生代的Eden区中。如果Eden区空间不足或者无法分配大对象时，会进行一次垃圾回收。

2. 大对象直接进入老年代

如果对象的大小超过了新生代的Eden区和Survivor区的总量，Java虚拟机会直接把大对象分配到老年代中。

示例说明

示例一

比如我们的Java应用程序中有大量的短生命周期对象，我们可以考虑使用Parallel收集器进行垃圾收集，从而有效地提高应用程序的性能。

示例二

如果是对于Java应用程序在高并发场景下进行垃圾回收，可以考虑使用CMS收集器和ParNew收集器，从而实现在程序运行的过程中进行垃圾回收，不会引起明显的停顿，更适合对于高并发的应用场景。