06-底层必备源码-JVM底层-GC算法流程（自我总结）

一 判断 是否GC 的算法

1.引用计数法：

1.1 规则：如果这个obj被引用，计数器+1，引用失效，计数器-1。当一个obj的引用计数器为0，就不代表被使用。

1.2 缺点:不能解决循环引用的问题

2.可达性分析算法

2.1 规则：以GCroot为起点，向下搜索，经过的链为引用链，当一个obj没有任意一个到GCroot的引用链，证明他可以被回收。

2.2 可作为GCroot的对象：

• java虚拟栈的引用对象
• 方法区的静态属性、常量引用的对象
• 本地方法区中引用的对象

二 GC 的具体算法

1.标记-清除：首先标记出需要回收的对象，标记完成之后统一清除对象。

标记：从根集合开始扫描，标记存货的对象

清除：扫描整个堆内存空间，回收未被标记的对象，使用free-list记录可以使用的区域

优点：基于最基础的可达性分析算法，它是最基础的收集算法；而后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进得到的；

缺点：

• 效率问题：标记和清除都需要扫描，两个过程的效率都不高；
• 空间问题：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，这会导致分配大内存对象时，无法找到足够的连续内存，从而需要提前触发另一次垃圾收集动作。
• stop-the-Word：在标记时需要暂停JVM用户进程

2.标记-复制：它将可用内存容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完之后，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后在把已使用过的内存空间一次理掉。

JVM实现原理：Survivor区，一块叫From，一块叫To，对象存在Eden和From块。当进行GC时，Eden存活的对象全移到To块，而From中，存活的对象按年龄值确定去向，当达到一定值（年龄阈值，通过-XX:MaxTenuringThreshold可设置，默认=15）的对象会移到年老代中，没有达到值的复制到To区，然后直接清空Eden和From。之后，From和To交换角色，新的From即为原来的To块，新的To块即为原来的From块，且新的Form块中对象年龄加1.

优点：内存分配时也不用考虑内存碎片等问题；实现简单，运行高效；可以利用指针碰撞(bump-the-pointer)实现快速内存分配

缺点：

• 空间浪费：可用内存缩减为原来的一半，太过浪费（解决：可以改良，不按1:1比例划分）；
• 效率随对象存活率升高而变低：当对象存活率较高时，需要进行较多复制操作(对象的引用地址需要复制)，效率将会变低,所以该算法不适合对象存活率较高的场景或者区域。

应用场景：

• 现在商业JVM都采用这种算法（通过改良缺点1）来回收新生代；
• 如Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器、G1（从局部看）。

3. 标记-整理 算法

标记-整理：标记操作和“标记-清理”算法一致，后续操作不只是直接清理对象，而是在清理无用对象前，先将存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针，然后直接清理掉端边界以外的内存。

标记：和“标记-清理”算法一致

整理：扫描整个堆内存空间，将存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针，然后直接清理掉边界以外的内存。

整理的目的 ：就是整合零散分布的空间碎片为一个连续的空间。

优点：

• 不会像复制算法，效率随对象存活率升高而变低
• 不会像标记-清除算法，产生内存碎片，因为清除前，进行了整理，存活对象都集中到空间一侧；

缺点：主要是效率问题：除像标记-清除算法的标记过程外，还多了需要整理的过程，效率更低；

应用场景：回收老年代；

4、标记-清除-整理(Mark-Sweep-Compact)

该算法是标记清除和标记整理的结合，

标记-清除会产生碎片，

标记-整理每次都进行整理效率不高；

标记-清楚-整理 是如果老年代内存中没有一块连续续的空间可以存放将要进入对象，就进行整理；

如果内存中的空间可以存放将要进入的对象，就进行标记-清除，这样就节省了整理的步骤可以提高效率。总结一句话：不是所有的时候都需要整理的，因为整理也付出代价。主要应用于老年代。

总结： 没有最好的算法，只有最合适的引用场景

三 新生代、老年代对象存放原则

• 1. 对象优先在eden区分配
• 2.大对象直接放入老年代

• 新生代GC回收算法采用的是复制算法；
  考虑到大对象可能的存活时间长，频繁复制带来额外开销；
  jvm通过设置参数值，当大于该值的对象直接放入老年代。
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• 3.survivor区长期存活的对象移动到老年代

• 新生代工作流程：
  1.对象放入eden区，直至eden区放不下该对象，发生youngGC
  2.Young GC流程是将Eden中有效的对象和survivor from区拷贝到 survivor to区
  3.清除eden区数据，将from和to指针交换
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  survivor from中的部分数据存活时间可能过长，频繁复制带来额外开销，
  jvm通过利用age（每young gc交换一次 +1，默认15次）来判断是否将该对象移动到老年代，
  当对象的age==15时，将其移动到老年代
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• 4.survivor区动态规划

• 当survivor区发现有超过一半的对象age相同
  jvm会把这些对象移动到老年代
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• 5.老年代担保原则

• 当发生youngGC之前，jvm会检查老年代剩余空间是否大于当前新生代所有数据
  如果大于 直接顺利进行GC
  如果不大于，则判定这是一次不安全的GC,通过检查设置是否运行不安全GC,
  如果允许，则判断剩余空间是否大于历届youngGC平均值，如果是，直接进行youngGC
  如果不是，则对老年代进行full GC后，再进行YoungGC
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  ps： 因为full GC的标记-整理算法耗时是youngGC的复制算法10倍以上
  
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  补充

• YoungGC 又叫 MinorGC
• 有种说法是对新生代进行垃圾回收叫做minor GC，对老年代进行垃圾回收叫做major GC，同时对新生代、老年代和永久代进行垃圾回收叫做full GC
• 事实上有种说法是对新生代进行垃圾回收叫做minor GC，对老年代进行垃圾回收叫做major GC这个是对的，最后一句话存疑，我所参考的深入理解java虚拟机，对full GC的表述和majorGC相同，因为再进行MajorGC后必会发生一次YoungGC