29. 什么是并行垃圾回收器（Parallel GC）？它如何工作？

PangHu大约 4 分钟

并行垃圾回收器（Parallel GC） 是Java虚拟机（JVM）中一种高效的垃圾收集器，旨在通过多线程并行地执行垃圾回收操作，以提高垃圾回收过程的吞吐量和效率。Parallel GC通常用于多核处理器和大内存环境，适合那些对吞吐量要求高的应用。

Parallel GC的工作原理

Parallel GC的工作机制基于以下几个关键点：

多线程并行回收：
- Parallel GC使用多个线程同时进行垃圾回收操作，这些线程可以同时处理新生代或老年代中的垃圾回收工作。由于并行执行，它可以充分利用多核CPU的优势，减少垃圾回收所需的时间。
分代垃圾回收：
- 和其他垃圾收集器一样，Parallel GC也采用了分代垃圾回收策略，将堆内存划分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。不同代的内存区域使用不同的回收算法，以优化内存管理和垃圾回收效率。
新生代的回收（Minor GC）：
- 在新生代的回收过程中，Parallel GC采用复制算法。新生代被划分为Eden区和两个Survivor区。大多数新创建的对象首先分配到Eden区，当Eden区填满时，会触发Minor GC。
- 在Minor GC中，Parallel GC会将Eden区中存活的对象复制到一个Survivor区（如S0），如果另一个Survivor区（如S1）中也有存活对象，则这些对象会被复制到目标Survivor区（如S0）。经过多次Minor GC后，如果对象仍然存活，就会被晋升到老年代。
老年代的回收（Major GC）：
- 老年代的回收过程，称为Major GC，通常采用标记-整理算法（Mark-Compact Algorithm）。在标记阶段，GC线程会并行地标记老年代中所有存活的对象；在整理阶段，存活的对象会被压缩到堆的一端，以便释放连续的内存空间，并且减少内存碎片。
- 由于老年代中的对象存活率较高，Major GC的触发频率比Minor GC低，但每次回收所需的时间相对较长。
Full GC：
- 在某些情况下，如老年代内存不足或系统调用了System.gc()，JVM可能会触发Full GC。Full GC会同时回收新生代和老年代的内存，并且通常会导致较长时间的应用停顿。
自适应调优（Adaptive Tuning）：
- Parallel GC支持自适应调优机制，即JVM会根据当前系统的负载和性能目标（如最大GC停顿时间或吞吐量目标），自动调整堆内存大小和其他相关参数。这种机制可以帮助应用程序在不同负载下，动态调整GC行为，达到最佳的性能平衡。

Parallel GC的优点

高吞吐量：
- 由于Parallel GC能够并行执行垃圾回收操作，并且充分利用了多核处理器的能力，它可以在单位时间内处理更多的垃圾回收任务，从而提高系统的整体吞吐量。
适合批处理和后台任务：
- 对于不太敏感于垃圾回收停顿时间的批处理任务或后台服务，Parallel GC能够提供较好的性能表现，因为它在短时间内能够回收大量内存，确保应用的高效运行。
可调优性：
- 通过自适应调优和参数配置，Parallel GC能够灵活地适应不同的应用场景，优化GC性能，满足不同的性能需求。

Parallel GC的缺点

停顿时间较长：
- 由于Parallel GC注重吞吐量而非低停顿时间，对于一些需要低延迟的应用（如实时系统、用户交互密集的应用），可能不太适用，因为它可能会导致较长时间的STW（Stop-the-World）事件。
老年代GC停顿时间较长：
- Major GC（老年代的回收）可能导致较长时间的应用停顿，特别是在老年代存活对象较多时。

配置Parallel GC

要在JVM中启用Parallel GC，可以使用以下JVM参数：

-XX:+UseParallelGC

其他常用的配置参数包括：

最大GC停顿时间：设置期望的最大GC停顿时间（毫秒），JVM会尝试在此时间内完成GC。
```
-XX:MaxGCPauseMillis=<time_in_ms>
```
并行GC线程数：设置参与并行GC的线程数，默认情况下，JVM会根据系统的CPU核心数自动配置。
```
-XX:ParallelGCThreads=<num_of_threads>
```

总结

并行垃圾回收器（Parallel GC） 是一种适合高吞吐量场景的垃圾收集器，它通过多线程并行执行垃圾回收操作，提高了垃圾回收的效率。虽然它可能会导致较长的停顿时间，但对于不需要实时响应的应用程序，如批处理系统和后台任务，Parallel GC提供了良好的性能表现。通过合理的调优，Parallel GC可以为应用程序提供高效的内存管理和稳定的运行环境。