GVM 内存结构 垃圾回收

 

GVM 内存结构 垃圾回收_第1张图片

 Java堆(所有线程共享的一块内存区域)

1、在虚拟机启动时创建。存放对象实例。

2、GC堆,垃圾收集器管理的主要区域。

3、通过 -Xmx 和 -Xms 控制,无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常。

GVM 内存结构 垃圾回收_第2张图片

内部分:新生代(1/3 的堆空间大小)、老年代(2/3 的堆空间大小)

新生代又分:Eden 和 两个 Survivor 区(2个Survivor分别叫from和to区 )

Edem : from : to = 8 : 1 : 1(大小比例)

回收流程:eden -->  回收后存活的 进入from ——> from满以后 ——> 拷贝仍在使用的放入to(新过来的数据也放入to),清空from区(一次年龄增加) ——> 数据年龄到一定上限时,存入老年代

(from 和 to 区是相互的,如果to在存数据时,两个身份交换) 

Minor GC:(Eden代满触发回收年轻代。

Full GC:(老代满或永久代满触发同时回收年轻代、年老代。

(注:Java8中已经移除了永久代,新加了一个叫做元数据区的native内存区)

 

Java虚拟机栈(Java方法执行的内存模型)

1、存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

2、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,则抛出StackOverflowError异常。

3、无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

 

本地方法栈(操作类似虚拟机栈)

为虚拟机使用到的native方法服务。

运行时常量池:(方法区的一部分,存放编译期生成的各种字面量和符号引用)

 

方法区(各个线程共享的内存区域)

已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量

 

直接内存

 

程序计数器(当前线程所执行的字节码的行号指示器。)

记录当前线程执行的位置,然后重新获取到cpu时间后,能接着上次任务执行。

 

执行引擎

负责执行虚拟机的字节码

 

 

 

垃圾收集系统

1、执行是自动的,调用System.gc 方法来"建议"执行垃圾收集器,但不一定会马上执行。回收类时会先调用类的finalize()

public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Test test = new Test();
		test = null;
		System.gc(); // 手动回收垃圾
	}

	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		// gc回收垃圾之前调用
		System.out.println("垃圾回收机制...");
	}
}

 

判断对象是否存活

引用计数法(一般都没使用这种方法)

1、每当有一个地方引用它时,计数器值加1。

2、任何时刻计数器值为0的对象就是不可能再被使用的。

3、很难解决对象之间相互循环引用的问题。

 

根搜索算法

1、通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点,从这些节点向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链,当一个对象到GC Roots没有任何引用链(即GC Roots到对象不可达)时,则证明此对象是不可用的。

GC Roots 对象

  • 虚拟机栈(栈帧中的局部变量区,也叫做局部变量表)中引用的对象。
  • 方法区中的类静态属性引用的对象。
  • 方法区中常量引用的对象。
  • 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象。

(就是一个对象,他的引用原始类是GC Roots,则不清除,设置为null则清除了当前引用

 

垃圾回收机制策略

标记清除算法

1、找到所有可访问的对象,把未被标记的对象回收。

2、应用在老年代,因为老年代的对象生命周期比较长。

3、优点:可以解决循环引用的问题、必要时才回收(内存不足时)。

4、缺点:回收时,应用需要挂起、标记和清除的效率不高、会造成内存碎片(删除中间数据,留下来的空间小。不能存放大一点的数据)

 

复制算法

1、把存活的对象复制到另一个区域,然后清除原来区域。

2、使用在新生代中。这些生命周期短。

3、流程:(发生young gc,下面两个都会执行一次)

  • 当前from区将存储权限交给to区(from和to身份交换),拷贝老from存活的对象到老to里面(清空老from)。
  • Eden区满的时候 ——> 拷贝存货对象到 From 区(清空Eden区)

4、注意: 万一存活对象数量比较多,那么To域的内存可能不够存放,这个时候会借助老年代的空间。

5、优点:存活对象不多的情况下,性能高。能解决内存碎片和循环引用的问题。

6、缺点:如果存活对象的数量比较大,性能差。会造成一部分的内存浪费。

 

标记压缩算法

1、方式:

            任意顺序 : 即不考虑原先对象的排列顺序,也不考虑对象之间的引用关系,随意移动对象;

            线性顺序 : 考虑对象的引用关系,例如a对象引用了b对象,则尽可能将a和b移动到一块;

            滑动顺序 : 按照对象原来在堆中的顺序滑动到堆的一端。

2、优点:在标记清除算法之上解决内存碎片化问题。

3、缺点:由于移动了可用对象,需要去更新引用。

 

分代算法

1、新生代使用:复制算法。

2、老年代使用:标记-清除-压缩算法。

 

JVM参数

  1. -XX:+PrintGC      每次触发GC的时候打印相关日志
  2. -XX:+UseSerialGC      串行回收
  3. -XX:+PrintGCDetails  更详细的GC日志
  4. -Xms               堆初始值
  5. -Xmx               堆最大可用值
  6. -Xmn               新生代堆最大可用值
  7. -XX:SurvivorRatio  用来设置新生代中eden空间和from/to空间的比例.
  8. -XX:NewRatio       配置新生代与老年代占比 1:2
  9. -XX:MaxTenuringThreshold(进入老年代需要的年龄,默认15)
  10. -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/export/home/tomcat/logs/(当出现OutOfMemoryError 时,把该内存日志打印到指定Path路径内)

 

总结:在实际工作中,我们可以直接将初始的堆大小与最大堆大小相等,

这样的好处是可以减少程序运行时垃圾回收次数,从而提高效率。

使用示例:-Xms20m -Xmx20m -Xmn1m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
说明:堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m,新生代最大值可用1m,eden空间和from/to空间的比例为2/1
使用示例: -Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
-XX:NewRatio=2
说明:堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m,新生代最大值可用1m,eden空间和from/to空间的比例为2/1
新生代和老年代的占比为1/2

 

垃圾收集器

serial收集器(-XX:+UseSerialGC,小型应用

1、串行收集器,使用一个线程去回收。

2、新生代、老年代使用串行回收;新生代复制算法、老年代标记-压缩。

3、垃圾收集的过程中会Stop The World(服务暂停)

4、CPU利用率最高,停顿时间即用户等待时间比较长。

 

ParNew收集器(-XX:+UseParNewGC,-XX:ParallelGCThreads=8

1、Serial收集器的多线程版本

2、新生代并行,老年代串行;新生代复制算法、老年代标记-压缩

 

parallel 收集器( XX:+USeParNewGC

1、类似ParNew收集器,更关注系统的吞吐量。

2、自适应调节策略,虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息,动态调节参数。

3、控制GC的时间不大于多少毫秒或者比例。

4、采用多线程来通过扫描并压缩堆。

5、特点:停顿时间短,回收效率高,对吞吐量要求高。

6、适用场景:大型应用,科学计算,大规模数据采集等。

 

cms收集器(-XX:+UseConcMarkSweepGC)

1、以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。(希望系统停顿时间最短,以给用户带来较好的体验)

2、流程:

(1)初始标记:(短暂,暂停所有应用程序线程)

(2)并发标记

(3)并发预处理

(4)重新标记:(短暂,暂停所有应用程序线程),标记并发标记阶段遗漏的对象(在并发标记阶段结束后对象状态的更新导致)

(5)并发清除

(6)并发重置

3、优点:响应时间优先,减少垃圾收集停顿时间

4、缺点:产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

 

g1收集器( -XX:+UseG1GC

1、堆被划分成 许多个连续的区域(region)。

2、吸收了CMS收集器特点。

3、特点:

  •   支持多CPU和垃圾回收线程
  •   在主线程暂停的情况下,使用并行收集(并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。 )
  •   在主线程运行的情况下,使用并发收集(并发是指一个处理器同时处理多个任务。

4、优点:支持很大的堆,高吞吐量

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