深入JVM内核4 GC算法与种类

深入JVM内核目录

1 GC的概念

Garbage Collection 垃圾收集
1960年 List使用了GC
Java中，GC的对象是堆区间和永久区

2 GC算法

2.1引用计数法

老牌垃圾回收算法
通过引用计算来回收垃圾
使用者
COM
ActionScript3
Python

引用计数器的实现很简单，对于一个对象A,只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

引用计数法的问题

引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
很难处理循环引用导致资源无法释放

引用计数法的问题

2.2 标记-清除

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。
优点:
标记清除算法解决了引用技术算法中的循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收
缺点:
1 效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。
2 通过标记清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角度，所以清理出来的内存是不连贯的。

标记-清除

2.3 标记-压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清理边界外所有的空间。

标记-压缩

标记压缩对标记清除而言，有什么优势呢？

标记清除是标记完自己清除，这样的内存会容易有碎片，一般需要在做一步压缩。而标记压缩算法是标记的时候同时压缩，效率更好。

2.3 复制算法

与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
不适用于存活对象较多的场合如老年代
将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收

复制算法

复制算法的最大问题是：空间浪费整合标记清理思想

复制算法的问题

分代思想

依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
根据不同代的特点，选取合适的收集算法

少量对象存活，适合复制算法
大量对象存活，适合标记清理或者标记压缩

GC算法总结整理

引用计数没有被Java采用
标记-清除
标记-压缩
复制算法新生代

3 可触及性

所有的算法，需要能够识别一个垃圾对象，因此需要给出一个可触及性的定义

可触及的
从根节点可以触及这个对象
可复活的
一旦所有引用被释放，就是可复活状态
因为在finalize()中可能复活该对象
不可触及的
在finalize()后，可能会进入不可触及状态
不可触及的对象不可能复活
可以回收

public class CanReliveObj {
    public static CanReliveObj obj;

    public static void main(String[] args) throws
            InterruptedException {
        obj = new CanReliveObj();
        obj = null;   //可复活
        System.out.println("第1次gc");
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if (obj == null) {
            System.out.println("obj 是 null");
        } else {
            System.out.println("obj 可用");
        }
        System.out.println("第2次gc");

        obj = null;
        System.gc();
        //finalize方法只会被调用一次 obj不可复活
        Thread.sleep(1000);
        if (obj == null) {
            System.out.println("obj 是 null");
        } else {
            System.out.println("obj 可用");
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("CanReliveObj finalize called");
        obj = this;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "I am CanReliveObj";
    }
}

第1次gc
CanReliveObj finalize called
obj 可用
第2次gc
obj 是 null

经验：避免使用finalize()，操作不慎可能导致错误。
优先级低，何时被调用，不确定
何时发生GC不确定
可以使用try-catch-finally来替代它

根的类型

栈中引用的对象
方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）
JNI方法栈中引用对象

4 Stop-The-World

Java中一种全局暂停的现象
全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能和JVM交互
多半由于GC引起
Dump线程
死锁检查
堆Dump

GC时为什么会有全局停顿？

类比在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远打扫不干净，只有让大家停止活动了，才能将房间打扫干净。

危害

长时间服务停止，没有响应
遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。

特别感谢

深入JVM内核—原理、诊断与优化