GC知识

对象被判定为垃圾的标准

没有被其他对象引用

判断对象是否为垃圾的算法

引用计数算法

通过判断对象的引用数量来决定是否可以被回收
每个对象实例都有一个引用计数器，被引用则+1，完成引用则-1
任何引用计数为0的对象可以被当做垃圾收集

优点：执行效率高，程序执行受影响较小
缺点：无法检测出循环引用的情况，导致内存泄漏

可达性分析算法

判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收

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可以作为GC Root 的对象

虚拟机栈中引用的对象(栈帧中的本地变量表)
方法区中的常量引用的对象
方法区中的类静态属性引用的对象
本地方法栈中JNI(Native方法)的引用对象
活跃线程的引用对象

垃圾回收算法

标记清除算法(Mark and Sweep)

标记：从根集合扫描，对存活的对象进行标记
清除：对堆内存从头到尾进行线性遍历，回收不可达对象内存。并且将原来标记为可达对象的标识清除掉，以便进行下一次垃圾回收。

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复制算法(Copying)

分为对象面和空闲面
对象在对象面上创建
存活的对象被从对象面复制到空闲面
将对象面所有对象内存清除

标记-整理算法(Compacting)

标记: 从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
清除: 移动所有存活的对象，且按照内存地址依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收

分代收集算法(Generational Collector)

垃圾回收算法的组合拳
按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法
目的: 提高JVM的回收效率

GC的分类

Minor GC(发生在年轻代中的垃圾收集动作，采用的是复制算法，年轻代几乎是所有Java对象出生的地方，年轻代是GC收集垃圾的频繁区域)
Full GC(与老年代相关，由于对老年代的回收一般会伴随着年轻代的垃圾收集，因此被命名为Full GC)
Full GC 比 Major GC慢, 但执行频率低

年轻代和老年代

年轻代：尽可能快速地收集掉那些生命周期短的对象，年轻代被划分为一个Eden区和两个Survivor区

老年代：存放生命周期较长的对象

年轻代垃圾回收的过程

假设每个对象的大小是一样的，Eden最多保存4个对象，Survivor最多保存3个对象。
图中数字代表对象的年龄，当对象的年龄达到某个值时(默认情况下15，可通过 -XX MaxTenuringThrehold来调整)，这些对象会成为老年代。对于一些较大的对象，Eden和Survivor都无法装下时也会进入老年代。

如何晋升到老年代

经历一定Minor次数依然存活的对象
Survivor区中存放不下的对象
新生成的大对象(-XX:PretenuerSizeThreshold)

常用调优参数

-XX:SurvivorRatio:Eden和Survivor的比值, 默认8:1
-XX:NewRatio: 老年代和年轻代内存大小的比例, 默认2:1
-XX:MaxTenuringThreshold: 对象从年轻代晋升到老年代经历过GC次数的最大阈值

触发Full GC的条件

老年代空间不足

永久代空间不足(针对jdk7及以前的版本, jdk8及以后的版本已经取消了永久代)
CMS GC时出现promotion failed, concurrent mode failure
Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间
调用System.gc(),该方法只是提醒虚拟机回收对象, 回不回收还是由虚拟机决定
使用RMI来进行RPC或管理的JDK应用, 每小时执行1次Full GC

Stop-the-World

JVM由于要执行GC而停止了应用程序的执行
任何一种GC算法中都会发生
多数GC优化通过减少Stop-the-world发生的时间来提高程序性能

Safepoint

分析过程中对象引用关系不会发生变化的点
产生Safepoint的地方: 方法调用; 循环跳转; 异常跳转等
安全点数量要适中

JVM的运行模式

Server
Client

Client启动速度较快，Server启动速度较慢，但是当运行稳定后，Server模式运行的程序要比Client快，这是因为Server模式启动的JVM采用的是重量级的虚拟机，对程序采用了更多的优化，Client模式启动的JVM采用的是轻量级的虚拟机

常见的垃圾收集器

年轻代常见的垃圾收集器

Serial收集器(-XX:+UseSerialGC, 复制算法)

单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工程线程
简单高效，Client模式下默认的年轻代收集器

ParNew收集器(-XX:+UseParNewGC, 复制算法)

多线程收集，其余的行为、特点和Serial收集器一样
单核执行效率不如Serial，在多核执行才有优势

Parallel Scavenge收集器(-XX:+UseParallelGC, 复制算法)

多线程收集
比起关注用户线程停顿时间，更关注系统的吞吐量()
在多核下执行才有优势，Server模式下默认的年轻代收集器

老年代常见的垃圾收集器

Serial Old收集器(-XX:+UseSerialOldGC, 标记-整理算法)

单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程
简单高效，Client模式下默认的老年代收集器

Parallel Old收集器(-XX:+UseParallelOldGC, 标记-整理算法)

多线程，吞吐量优先

CMS收集器(-XX:+UseConcMarkSweepGC, 标记-清除算法)

初始标记: stop-the-world
并发标记: 并发追溯标记，程序不会停顿
并发预清理: 查找执行并发标记阶段从年轻代晋升到老年代的对象
重新标记: 暂停虚拟机，扫描CMS堆中的剩余对象
并发清理: 清理垃圾对象，程序不回停顿
并发重置: 重置CMS收集器的数据结构

即用于年轻代又用于老年代的垃圾收集器

G1收集器(-XX:+UseG1GC, 复制-标记整理算法)

并行和并发
分代收集
空间整合
可预测的停顿
将整个Java堆内存分成多个大小相等的Region
年轻代和老年代不再物理隔离

Java中的强引用，软引用，弱引用，虚引用

引用类型	垃圾回收时间	用途	生存时间
强引用	从来不会	对象的一般状态	JVM停止运行时
软引用	在内存不足时	对象缓存	内存不足时终止
弱引用	在垃圾回收时	对象缓存	gc运行后终止
虚引用	Unknown	标记、哨兵	Unknown

强引用

最普遍的引用：Object obj = new Onject()
抛出OutOfMemoryError终止程序也不会回收具有强引用的对象
通过将对象设置为null来弱化引用，使其被回收

软引用

对象处在有用但非必须的状态
只有当内存空间不足时，GC会回收该引用的对象的内存
可以用来实现高速缓存
String abc = new String("lizhenheng"); // 强引用
SoftReference softReference = new SoftReference(abc); // 软引用

弱引用

非必须的对象，比弱引用更弱一些
GC时会被回收
被回收的概率也不大，因为GC线程优先级比较低
适用于引用偶尔被使用且不影响垃圾收集的对象
String abc = new String("lizhenheng"); // 强引用
WeakReference softReference = new WeakReference(abc); // 弱引用

虚引用

不会决定对象的生命周期
任何时候都可能被垃圾收集器回收
跟踪对象被垃圾收集器回收的活动，起哨兵作用
必须和引用队列ReferenceQueue联合使用