JVM-GC基础

基本的垃圾回收算法

引用计数（Reference Counting）

增加一个引用，引用计数加1，去掉一个引用，引用计数减1，然后回收那些引用计数为0的对象
问题：无法处理循环引用问题（例如A、B两个对象互相引用，但没有其他对象引用它们，这时它们也无法被回收）

标记-清除（Mark-Sweep）

从引用根节点开始标记所有被引用的对象，然后遍历整个堆，清除未标记的对象
问题：产生碎片

标记-清除

复制（Copying）

首先将内存空间分为对等的两半，每次只使用其中一半
每次回收时，遍历当前使用区域，将正在使用的对象复制到另外一个区域
好处：一次遍历即可，且不会产生碎片
问题：需要两倍空间

复制

标记-整理（Mark-Compact）

从引用根节点开始标记所有被引用的对象，然后遍历整个堆，清除未标记的对象，并把存活对象压缩到一块
好处：避免了空间的浪费，且不会产生碎片

标记-整理

比较

空间：复制>标记-清除=标记-整理（复制需要两倍空间）
时间：复制<标记-清除<标记-整理（复制最快，一次遍历即可；标记-整理比标记-清除要慢，因为除了清除之外，还要移动数据）

JVM分代结构

JVM内存采用分代结构，分别为Young、Tenured、Permanent，其中Young又细分为Eden和两个大小相同的Survivor区：From和To。

分代结构

分代依据

1. 绝大部分的对象都是临时对象
2. 不同对象的生命周期不同，采用不同的算法，可以提高不同的效率

JVM GC过程

GC过程

1. 新建的对象都在Eden中创建
   大的对象直接在Old中创建：1）超过-XX:PretenureSizeThreshold设置，2）大于整个Eden
   如果Eden满了，则触发MinorGC

2. MinorGC
   暂停程序
   将Eden和From中存活的对象复制到To，同时各个对象的年龄值加1（MinorGC后，Eden和From都是空的）
   如果To满了，则将对象移到Old，如果此时Old满了，则发送Promotion Failed错误，触发FullGC
   如果对象的年龄超过-XX:MaxTenuringThreshold，也移到Old（这里有一个动态对象年龄的概念：不是每次都要求对象的年龄一定要超过-XX:MaxTenuringThreshold才晋升到Old，如果Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入Old）

3. FullGC
   如果Old满了，触发FullGC
   如果Perm满了，触发FullGC
   暂停程序（CMS算法的整个过程可以并行执行，只需短暂暂停程序2次）
   回收Old，如果回收后还是满了，则抛出OutOfMemoryError: Java heap space
   默认情况下，JVM是不回收Perm区的，要回收需要使用CMS算法，并设置-XX:+CMSClassUnloadingEnabled, -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled，如果回收后还是满了，则抛出OutOfMemoryError: PermGen space

JVM GC算法

串行

效率高，但无法利用多核，一般在小程序使用，使用-XX:+UseSerialGC打开

串行

并行

对Young并行收集，使用-XX:+UseParallelGC打开
JDK6.0后可对Old进行并行收集，使用-XX:+UseParallelOldGC打开

并行

并发

保证大部分回收工作并发执行（应用不暂停），适合响应要求高的应用，使用-XX:+UseConcMarkSweepGC打开

并发

G1

待补

比较

Serial	Throughput	CMS	G1
参数	-XX:+UseSerialGC	-XX:+UseParallelGC	-XX:+UseConcMarkSweepGC, -XX:+UseParNewGC	-XX:+UseG1GC
Young（都是暂停整个应用）	单线程	多线程	多线程	多线程
Old	单线程，暂停应用，压缩	多线程，暂停应用，压缩	单或多线程，部分暂停，不压缩	多线程，部分暂停，压缩
		增加CPU使用率，产生碎片，如果没有足够的CPU或者碎片太多，则退化成serial gc	增加CPU使用率，适合Heap大于4G的情况，Old区也是从一个region拷贝到另外一个region

G1和CMS的机制是差不多的，只是G1把old分区了，这样更有利于多线程的扫描
CMS每次清除后，都不会压缩整理的，会产生碎片，而G1每次都像young那样，进行数据移动，也就解决了碎片的问题

选择

1. 如果heap少于100MB，选择Serial
2. 对于TPS，如果CPU够用，则选择并发GC，如果CPU使用率较高，则选择Throughput
3. 对于平均响应时间，通常Throughput比并发GC要好
4. 对于90%或99%的响应时间，并发GC比Throughput要好
5. 如果选用并发GC，heap少于4G选择CMS，大于4G选择G1（这个保留，对G1算法不了解，了解后再修正）

GC Root

垃圾回收从Root开始，栈是程序真正执行的地方，所以从栈开始找，而栈又属于线程独有，所以从所有的线程的栈开始找

GC Root

1. 线程的栈帧中引用的对象
2. 方法区中的类静态属性引用的对象
3. 方法区中的常量引用的对象
4. 本地方法栈中JNI引用的对象