JVM垃圾回收

JVM垃圾收集器

一、垃圾收集器的分类

1.1 Serial GC

出现的最早，比较古老，最大的特点就是垃圾收集策略是单线程的，采用的算法则是“标记-整理”，并且在收集的过程中会进行stop-the-word，实现比较简单，是Client模式下的默认选项。

1.2 ParNew GC

针对新生代的垃圾收集实现的，是SerialGC的多线程版本，经常配合老年代的CMS一起工作。

1.3 CMS GC

基于“标记-清除”算法，设计目标是为了减少停顿时间，但是可能会存在内存碎片化的问题，系统运行时间较长时势必会引发Full GC。由于其是并发的，势必也会占用更多的资源，并和用户线程争抢。

1.4 Parallel GC

在Java8中是server模式下的默认选项，算法和Serial GC类似，其特点是新生代和老年代的垃圾收集都是并行的，是吞吐量优先的GC，在服务器环境下更加高效。

1.5 G1 GC

在Java9中是server模式下的默认选项，是一种兼顾吞吐量和停顿时间的GC实现，其采用的是“标记-整理”算法，能有效地避免内存碎片。

1.6 总结

• 第一代垃圾收集器SerialGC比较简单，单线程资源占用小，但是会STW，仅在Client模式下使用；
• 第二代垃圾收集器ParNewGC负责新生代，实现了多线程，效率有所提升；CMSGC负责老年代，采用的是标记清除算法，会造成内存碎片，但是优势在于可以合理地设置停顿；
• 第三代垃圾收集器ParallelGC是Java8的默认选项，可以并行对新生代和老年代进行工作，是吞吐量优先的；
• 最新的是G1GC，是Java9的默认选项，兼顾吞吐量和停顿的设置，采用标记整理算法，可以避免CMS的内存碎片问题。

二、垃圾收集器的工作原理

2.1 哪些对象可以被回收？

• 引用计数法

  每个对象有一个引用计数器，当计数器为0的时候，说明没有地方再使用它，可以标记为垃圾等待回收，但是最大的缺点就是无法解决循环引用的问题。

• 可达性分析

  GC Roots不可达的对象，就可以被标记为待回收的垃圾，一般而言，Java虚拟机栈和本地方法栈中正在引用的对象、静态属性引用的对象和常量会被当做是GC Roots。

  这一点其实很好理解，栈中存放的是栈帧，栈帧代表当前一个个正在运行或者等待运行的代码，它们引用的对象肯定是还需要使用的。

2.2 垃圾收集算法有哪些？

• 标记-复制

  在新生代，每隔一段时间就会将Eden区活着的对象copy到Survivor-To区域，剩下的对象都是要回收的。这种算法比较简单，仅适用于新生代。

• 标记-清除

  先对所有区域进行标记，然后再停顿进行清除操作，这种算法有两个缺点，其一是容易产生内存碎片；其二是当堆比较大的时候，暂停的时间可能无法接受。

• 标记-整理

  和标记-清除算法类似，只不过多一个步骤，在清理过程中会将对象移动，确保占用连续的内存空间，避免出现内存碎片。

2.3 垃圾收集的过程

• Java新创建的对象都是被分配在Eden区域的（超大对象除外，会被直接分配到老年代），当Eden区域的空间占用达到一定的阈值，会触发Minor GC，即将Eden区域中还存活的对象复制到Survivor-From区域，同时年龄标记为1，而其它对象则会被回收清理。
• 经过上一个步骤，Eden区域就会空下来，直至等到下一次Minor GC，此时会把Eden区域中存活的对象和Survivor-From区域存活的对象复制到Survivor-To区域，并且所有对象的年龄加1；同时from区域清空，并交换from和to指针，保证下次复制时，to区域是空的；
• 如上步骤会发生很多次，直至某一次，Survivor-To区域中的对象年龄达到某个阈值，那么这样的对象就会被挪到老年代，并年龄加1，称之为晋升；
• 老年代GC不同于新生代，合适的算法会进行标记整理操作，防止内存碎片的发生，老年代的GC通常被称为Major GC。
• 当老年代中空间不足的时候，就会触发Full GC，此时就会停止所有非垃圾回收线程，需要尽量避免。