Java垃圾回收机制

Java垃圾回收机制

对象没有被其他对象所引用的时候

判断对象是否被引用的算法

引用计数算法：

• 判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收
• 每个对象实例都有一个引用计数器，被引用则+1,完成引用则-1
• 任何引用计数为0的对象实例可以被当作垃圾收集

优点：

• 执行效率高，程序执行受影响小

缺点：

• 无法检测出循环引用的情况，导致内存泄漏

class MyObject {
    private MyObject childNode;
    ...
}

public static  void main(String[] args) {
    MyObject object1 = new MyObject();
    MyObject object2 = new MyObject();
    
    object1.childNode = object2;
    object2.childNode = object1;
}

可达性分析算法

• 通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收

可以作为GC Root对象

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区中的常量引用的对象
• 方法区中的类静态属性引用的对象
• 本地方法栈中引用的对象
• 活跃线程的引用对象

垃圾回收算法

标记-清除算法（Mark and Sweep）

标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记

清除：对堆内存从头到尾进行线性的遍历，回收不可达的对象内存

缺点：

• 碎片化

复制算法（Copying）

• 分为对象面和空闲面
• 对象在对象面上创建
• 存活的对象被从对象面复制到空闲面
• 将对象面所有对象内存清除

优点

• 解决碎片化
• 顺序分配内存，简单高效
• 适用于对象村活低的场景
• 适用年轻代的收集

标记-整理算法（Compacting）

• 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
• 清除：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。

优点：

• 避免内存的不连续
• 不用设置两块内存互换
• 适用于存活率高的场景

分代收集算法（Generational Collector）

• 垃圾回收算法的组合拳
• 按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法
• 目的：提高JVM的回收率

GC分类

• Minor GC
  • 复制算法
  • 发生在年轻代
  • 发生频繁
• Full GC
  • 标记清除、标记整理
  • 年轻代和老年代
  • 发生率低

年轻代: 尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象

Eden区

两个Survivor区

经历一次Minor次数依然存活的对象

Survivor区中存放不下的对象

新生成的大对象

常用的调优参数

-XX: SurvivorRation :Eden和Survivor的比值，默认是8：1

-XX:NewRation:老年代和年轻代内存大小的比例

-XX:MaxTenuringThreshold:对象从年轻代晋升到老年代经过GC次数的最大阈值

老年代：存放生命周期较长的对象

触发Full GC的条件?

• 老年代空间不足
• 永久代空间不足（JDK7以前）
• Minor GC 晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间
• CMS GC时出现promotion failed,concurrent mode failure
• 调用System.gc()
• 使用RMI来进行RPC或管理的JDK应用，每一小时触发一次Full GC

Stop-the-World

• JVM由于 要执行GC而停止了应用程序的执行
• 任何一种GC算法中都会发生
• 多数GC的优化通过减少Stop-the-world发生的时间来提高程序性能

Safepoint

• 分析过程中对象引用关系不会繁盛变化的点
• 产生Safepoint的地方：方法调用；循环跳转；异常跳转等
• 安全点要适中

JVM的运行模式

• Server
• Client

Serial收集器（-XX:+UseSerialGC复制算法）

• 单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有的工作线程。
• 简单高效，Client模式下默认的年轻代收集器。

ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC,复制算法）

• 多线程收集，其余行为，特点和Serial收集器一样
• 单核执行效率不如Serial，在多核下执行才有优势

Parallel Scavenge收集器（-XX：+UseParallelGC，复制算法）

• 吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）
• 多线程，比起关注用户停顿时间，更关注系统的吞吐量
• 在多核执行下有优势，Server模式下默认的年轻代收集器
• -XX:UseAdaptiveSizePolicy :调优

老年代收集器：

Serial Old收集器（-XX：+UseSerialOldGC,标记-整理算法）

• 单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程
• 简单高效，Client模式下默认的老年代收集器

Parallel Old收集器（-XX:+UseParallelOldGC 标记-整理算法）

• 多线程，吞吐量

CMS收集器（-XX:+UseConcMarkSweepGC，标记-清除算法）

• 初始化标记：stop-the-wold
• 并发标记：并发追溯标记，程序不会停顿
• 并发预清理：查找执行并发标记阶段从年轻代，晋升到老年代的对象
• 重新标记：暂停虚拟机，扫描CMS堆中的剩余对象
• 并发清理：清理垃圾对象，程序不会停顿
• 并发重置：重置CMS收集器的数据结构

Garbage First收集器的特点

• 并发和并行
• 分代收集
• 空间整合
• 可预测的停顿

将整个Java堆内存划分成多个大小相等的Region

年轻代和老年代不再物理隔离