好了，基于上面的基础认识。开始分析垃圾收集日志，以下是两条日志，第一条是一次 Minor GC，第二条是 Full GC。

2019-12-03T16:20:47.980-0800: [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 4068K->656K(9216K)] 4076K->672K Java开源项目【ali1024.coding.net/public/P7/Java/git】 (19456K), 0.0016106 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

2019-12-03T16:20:47.982-0800: [Full GC (System.gc())

[PSYoungGen: 656K->0K(9216K)],

[ParOldGen: 16K->570K(10240K)] 672K->570K(19456K),

[Metaspace: 3910K->3910K(1056768K)],

0.0110117 secs]

[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]

为了更清楚的说明各个部分的含义，我居然又画了一张图（PS:画个图真是不容易），看一下各部分代表的含义。

上图标注的是一条 Full GC 日志，Full GC 同时收集了年轻代、老年代以及 metaspace 区。Full GC 日志包含了 Minor GC 的内容，那我们就直接分析 Full GC 了。

时间戳：日志以时间戳作为开端，表示此次垃圾收集发生的时间，由 -XX:+PrintGCDateStamps 参数决定是否开启。

收集内容主体：

沿着日志顺序往后看，Full GC (System.gc())，收集类型(是 Full GC 还是 Minor GC) ，括号里跟着发生此次垃圾收集的原因。

再后面是年轻代、老年代、Metaspace 区详细的收集情况。

[PSYoungGen: 656K->0K(9216K)]，翻译为「年轻代：年轻代收集前内存使用量->年轻代垃圾收集后内存使用量（年轻代可用内存总大小）」，垃圾收集前年轻代已使用 656K，垃圾收集后已使用 0K，说明被回收了 656K，总可用大小为 9216K(9M)。诶，不对呀？怎么是 9M 呢，年轻代不是分了 10 M 吗。因为可用内存和总内存不能划等号，S0 和 S1 只能有一块被算进可用内存，所以可用内存为 Eden + S0/S1=9M。

[ParOldGen: 16K->570K(10240K)] 672K->570K(19456K)，翻译为「[老年代：老年代收集前内存使用量->老年代垃圾收集后内存使用量（老年代可用内存总大小）] 堆空间（包括年轻代和老年代）垃圾收集前内存使用量->堆空间垃圾收集后内存使用量（堆空间总可用大小）」。

垃圾收集前老年使用 16K，收集后呢，竟然变大了，确定没有看错吗。是的，没有。这是因为年轻代的对象有一些进入了老年代导致的。老年代 16K 变成了 570K，说明有 554K 是年轻代晋升而来的。而内存总大小由 672K 减少到了 570K，说明有102K的内存真正的被清理了。

[Metaspace: 3910K->3910K(1056768K)]翻译为元空间回收前大小为 3910K，回收后大小为3910K，总可用大小为 1056768K。我们不是设置的 6M 吗，怎么这么大，没起作用吗。实际上这个值是 *_CompressedClassSpaceSize +(2_InitialBootClassLoaderMetaspaceSize) **的大小，我们只设置了 MaxMetaspaceSize ，并没有设置这两个参数。使用如下命令可以看到这两个值的默认大小

jinfo -flag CompressedClassSpaceSize 75867

-XX:CompressedClassSpaceSize=1073741824

jinfo -flag InitialBootClassLoaderMetaspaceSize 75867

-XX:InitialBootClassLoaderMetaspaceSize=4194304

单位是 byte，CompressedClassSpaceSize 的值是 1048576K(其实就是1G，默认值)，InitialBootClassLoaderMetaspaceSize的值是 4M，用上面的公式计算，正好是 1056768K(1032M)

耗时统计

[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]

user=0.02 表示执行用户态代码的耗时，这里也就是 GC 线程消耗的 CPU 时间。如果是多线程收集器，这个值会高于 real 时间。

sys=0.00 表示执行内核态代码的耗时。

real=0.01 表示应用停顿时长，多线程垃圾收集情况下，此数值应该接近(user + sys) / GCThreads（收集线程数），即单核上的平均停顿时间。

CMS 收集器

CMS 是一款老年代垃圾收集器，年轻代使用 ParNew 与之配合使用。它是一款并发、低停顿的垃圾收集器。适用于要求低延迟、即时响应的应用系统。

CMS 规划的内存模型和上面 Parallel Scavenge 的是一致的，可以参考上面的内存分布图。

CMS 采用标记-清除算法，算法过程比较复杂，分为一下几个步骤：

初始标记（CMS initial mark），会导致 stop the world；
并发标记（CMS concurrent mark），与用户线程同时运行；
预清理（CMS-concurrent-preclean），与用户线程同时运行；
可被终止的预清理（CMS-concurrent-abortable-preclean）与用户线程同时运行；
重新标记（CMS remark），会导致 stop the world；
并发清除（CMS concurrent sweep），与用户线程同时运行；
并发重置状态等待下次CMS的触发(CMS-concurrent-reset)，与用户线程同时运行；

只有初始标记和重新标记这两个步骤会导致 STW，但是这两个步骤耗时很短，其他步骤可以与用户线程同时运行，所以用户几乎感觉不到 JVM 停顿。

使用参数 -XX:+UseConcMarkSweepGC可启用 CMS 垃圾收集器。更详细的参数如下：

-XX:+UseConcMarkSweepGC

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70

-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

-XX:+ParallelRefProcEnabled

在重新标记之前对年轻代做一次minor GC

-XX:+CMSScavengeBeforeRemark

使用了-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses或-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrent参数，在进行 Full GC 的时候，比如执行 System.gc() 操作，会触发 CMS GC，以此来提高 GC 效率。

以下是启用 CMS 后摘的一段 GC 日志，由于内容过长，下面我就直接在日志上做注释了。

System.gc() 触发一次 Full GC

-XX:+ExplicitGCInvokesConcurrentAndUnloadsClasses 参数

导致Full GC 以 CMS GC 方式执行

先由 ParNew 收集器回收年轻代

2019-12-03T16:43:03.179-0800: [GC (System.gc()) 2019-12-03T16:43:03.179-0800: [ParNew: 3988K->267K(9216K), 0.0091869 secs] 3988K->919K(19456K), 0.0092257 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs]

初始标记阶段，标记那些直接被 GC root 引用或者被年轻代存活对象所引用的所有对象

老年代当前使用 651K

老年代可用大小 10240K=10M

当前堆内存使用量 919K

当前堆可用内存 19456K=19M

“1 CMS-initial-mark” 这里的 1 表示老生代

2019-12-03T16:43:03.189-0800: [GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 651K(10240K)] 919K(19456K), 0.0002156 secs] [Times: user=0.00 sys=0.0 《一线大厂Java面试题解析+后端开发学习笔记+最新架构讲解视频+实战项目源码讲义》开源 0, real=0.00 secs]

并发标记开始

标记所有存活的对象，它会根据上个阶段找到的 GC Roots 遍历查找

2019-12-03T16:43:03.189-0800: [CMS-concurrent-mark-start]

并发标记阶段耗时统计

2019-12-03T16:43:03.190-0800: [CMS-concurrent-mark: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

并发预清理阶段开始

在上述并发标记过程中，一些对象的引用可能会发生变化，JVM 会将包含这个对象的区域（Card）标记为 Dirty

在此阶段，能够从 Dirty 对象到达的对象也会被标记，这个标记做完之后，dirty card 标记就会被清除了

2019-12-03T16:43:03.190-0800: [CMS-concurrent-preclean-start]

并发预清理耗时统计

2019-12-03T16:43:03.190-0800: [CMS-concurrent-preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

重新标记阶段，目的是完成老年代中所有存活对象的标记

上一阶段是并发执行的，在执行过程中对象的引用关系还会发生变化，所以再次标记

因为配置了 -XX:+CMSScavengeBeforeRemark 参数，所以会在标记发生一次 Minor GC

进行一次Minor GC,完成后年轻代可用空间 267K，年轻代总大小9216K

2019-12-03T16:43:03.190-0800: [GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 267 K (9216 K)]

更详细的年轻代收集情况

2019-12-03T16:43:03.190-0800: [GC (CMS Final Remark) 2019-12-03T16:43:03.190-0800: [ParNew: 267K->103K(9216K), 0.0021800 secs] 919K->755K(19456K), 0.0022127 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

在程序暂停时重新进行扫描(Rescan),以完成存活对象的标记

2019-12-03T16:43:03.192-0800: [Rescan (parallel) , 0.0002866 secs]

第一子阶段：处理弱引用

2019-12-03T16:43:03.193-0800: [weak refs processing, 0.0015605 secs]

第二子阶段：卸载不适用的类

2019-12-03T16:43:03.194-0800: [class unloading, 0.0010847 secs]

第三子阶段:清理持有class级别 metadata 的符号表(symbol tables),以及内部化字符串对应的 string tables

完成后老年代使用量为651K(老年代总大小10240K=10M)

整个堆使用量 755K(总堆大小19456K=19M)

2019-12-03T16:43:03.195-0800: [scrub symbol table, 0.0015690 secs]

2019-12-03T16:43:03.197-0800: [scrub string table, 0.0003786 secs][1 CMS-remark: 651K(10240K)] 755K(19456K), 0.0075058 secs] [Times: user=0.01 sys=0.01, real=0.00 secs]

#开始并发清理清除未被标记、不再使用的对象以释放内存空间

2019-12-03T16:43:03.198-0800: [CMS-concurrent-sweep-start]

#并发清理阶段耗时

2019-12-03T16:43:03.198-0800: [CMS-concurrent-sweep: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

开始并发重置，重置CMS算法相关的内部数据, 为下一次GC循环做准备

2019-12-03T16:43:03.198-0800: [CMS-concurrent-reset-start]

重置耗时

2019-12-03T16:43:03.199-0800: [CMS-concurrent-reset: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

下面是执行 jmap -histo:live 命令触发的 Full GC

GC 类型是 Full GC

触发原因是 Heap Inspection Initiated GC

CMS收集老年代：从清理前的650K变为清理后的617K，总的老年代10M,耗时0.0048490秒

总堆使用大小由 1245K变为617K，总堆19M

metaspace: 3912K变为3912K，

metaspace 总大小显示为 CompressedClassSpaceSize +(2*InitialBootClassLoaderMetaspaceSize)

2019-12-03T16:43:20.115-0800: [Full GC (Heap Inspection Initiated GC) 2019-12-03T16:43:20.115-0800: [CMS: 650K->617K(10240K), 0.0048490 secs] 1245K->617K(19456K), [Metaspace: 3912K->3912K(1056768K)], 0.0049050 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

以上就是对 CMS 垃圾收集器产生日志的分析，因为过程复杂，所以产生的日志内容也比较多。

G1 收集器

G1 收集器是在 JDK 7 版本中就已经正式推出，并且作为 JDK 9 默认的垃圾收集器。

Parallel Scavenge：我追求高吞吐量，现在社会什么最重要，效率呀，有没有。

CMS：效率固然重要，极致的用户体验才是王道啊，不能让用户等啊，不能等啊，低停顿、即时响应是我毕生追求。

G1（一脸不屑）：有句话不只当讲不当讲，首先声明没有恶意，我想说，在座的各位都是垃圾。上面两位说的，我全都有，是的，全都有。 (ps：结果被打)

以上纯属开个玩笑，只是为了说明 G1 在满足了低停顿的同时也保证了高吞吐量，适用于多核处理器、大内存容量的服务端系统。

G1 是 CMS 的替代版本，具有如下特点：

横跨年轻代和老年代，不需要其他收集器配合；
并发收集器，可以与用户线程并发执行；
会压缩内存碎片；
可预测的停顿时间与高吞吐量；

与其他的垃圾收集器不同，G1 对堆内存做了不一样的规划，虽然还是使用分代策略，分为老年代、年轻代，年轻代又分为 Eden、Survivior 区，但是只是逻辑划分，物理上并不连续。它是将堆内存分为一系列大小在1M-32M 不等的 Region 区，通过下方的图可以直观的看出效果。

最后

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