JavaGC

JavaGC概述

JavaGC (Java中垃圾回收机制),与C++/C语言不同 ,Java虚拟机中存在一套自动内存管理和垃圾清扫机制。

所谓垃圾回收机制就是根据一定的策略,自动的回收内存中的无用对象,释放资源,保证JVM中的内存空间够用,防止内存泄漏和溢出等问题。

JavaGC机制主要关注三件事

1)确定哪些内存需要回收

2)确定什么时候执行GC

3)如何执行GC

1.确定哪些内存需要回收,也就是回收对象的判定

Java确定哪些内存需要回收有两种算法,引用计数法和可达性分析法

(1)引用计数法

引用计数法的做法就是给对象中添加一个引用计数器,当一个地方引用它时,计数器就加一,引用失效就减一,计数器归零就被判定为不可使用对象。

缺点:如果有两个对象相互引用,这两个对象就永远不会被GC。

(2)可达性分析法

主流Java虚拟机采用的算法。从一个Roots对象作为起始点,向下搜索,走过的路径成为引用链,当一个对象到Roots对象没有任何引用链相连时,就被判定为可回收对象。

这些对象只是被判定为可回收,在真正被回收前还会有一次标记清理的过程(会对重写了finalize()的对象逐个执行该方法),如果在这次标记清理中没有复活,它就会真正意义上被系统执行GC。


2.什么时候执行GC

JavaGC大部分发生在堆内存中,堆内存按分代回收策略分为新生代和老年代,新生代还分为一个Eden(伊甸园)区和两个Survivor(幸存者)区。

对象优先在Eden中分配,当Eden中没有足够空间时,虚拟机触发一次MinorGC。FullGC时发生在老年代的GC,当老年代没有足够空间时发生一次FullGC。

程序员不能具体控制GC的时间,系统在它认为合适的时间调用System.gc()函数。但是可以调优,通过调整新生代老年代的比例,以及调整进入老年代前生存次数,使得老年代存储空间延迟达到Full GC,以延长对象的生命周期。

3.如何执行GC

Java虚拟机如何执行GC呢,GC的算法和使用的垃圾回收器有关。

垃圾回收器的种类

Java的垃圾回收器类型大致分为单线程型和多线程型

(1)单线程回收器

Serial回收器:新生代单线程收集器 ,简单高效,使用复制算法。只会使用一个线程去完成垃圾回收。进行垃圾回收时会暂停其他所有工作线程,直到这次回收结束。

Serial Old回收器:Serial收集器的老年代版本,采用标记整理算法。

ParNew回收器:采用复制算法,Serial的多线程版本,回收时同样暂停其他工作线程。

Parallel Scavenge回收器:采用复制算法,与ParNew不同的是,ParNew回收器是通过控制垃圾回收的线程数来进行参数调整,而Parallel Scavenge回收器更关心的是程序运行的吞吐量。即一段时间内用户代码运行时间占总运行时间的百分比。

Parallel Old回收器:Parallel Old回收器是Parallel Scavenge回收器的老年代版本,属于多线程回收器,采用标记-整理算法。Parallel Old回收器和Parallel Scavenge回收器同样考虑了吞吐量优先这一指标,非常适合那些注重吞吐量和CPU资源敏感的场合。

(2)多线程回收器

CMS(Concurrent Mark Sweep)回收器:

是一种追求最短回收停顿时间的的收集器。尤其重视服务的相应速度,希望系统停顿时间最短,给用户带来较好的体验。

运作过程分为4步:(1)初始标记->(2)并发标记->(3)重新标记->(4)并发清除

3个缺点:

1 对CPU资源敏感。一般并发执行的程序对CPU数量都是比较敏感的 

2 无法处理浮动垃圾。在并发清理阶段用户线程还在执行,这时产生的垃圾无法清理。 

3 由于标记-清除算法产生大量的空间碎片。

G1垃圾回收器:

Java堆并行收集器,G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器,G1收集器基于“标记-整理”算法实现,也就是说不会产生内存碎片。此外,G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是:G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代,老年代),而前几种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。

G1是一款面向服务端应用的垃圾收集器。

G1收集器的运作大致可划分为4步:(1)初始标记->(2)并发标记->(3)最终标记->(4)筛选回收

总结:

我们来看看默认情况下,JVM使用的哪种垃圾回收器

打开 CMD输入命令:java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

引用《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》的介绍:


获得结论在新生代中使用Parallel Scavenge垃圾回收器,老年代使用Serial Old垃圾回收器。也就是说对应的在Java虚拟机的分代回收策略中,在新生代中使用复制-清除算法,老年代中使用标记-压缩算法。

1.新生代:复制-清除算法(Parallel Scavenge)

我们之前介绍了新生代 分为一个Eden区和两个Survior区,在新生代中的复制-清除算法,就是将Eden区和一个Survior(A)区中的没有被标记为可回收对象,还在存活的对象复制到另一个Survior(B)区中,同时把这些对象的年龄+1(默认年龄15会被送往老年代,该值可设置)然后清除整个Eden区和Survior(A)区,最后Survior(B)区变为下一次MinorGC的Survior(A)区。

2.老年代:标记-压缩算法(Ps MarkSweep)

老年代存储对象比年轻带多得多,而且不乏大对象,如果使用复制算法效率就会很低,老年代使用的是标记-压缩算法。把所有没被标记出来不需要回收的对象统一移动到内存一端,而后对这一端边界外的内存进行垃圾清理。

对象进入老年代的条件:

1.在新生代对象每经历一次MinorGC成功存活年龄便+1,默认年龄到达15进入老年代。

2.动态年龄判定:如果Survivor区域,年龄1+...+年龄n,的对象总和大于Survivor区域内存的50%,则此时年龄n的对象直接进入老年代。

3.如果一次Minor GC后存活对象太多导致无法存入Survivor区域(内存不足),则直接进入老年代。

4.大对象直接进入老年代。

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