初识JVM（三）

1.怎么确定对象是垃圾

1.1 引用计数法

对于某个对象而言，只要应用程序中持有该对象的引用，就说明该对象不是垃圾，如果一个对象没有任何指针对其引用，它就是垃圾。当两个对象互相引用时，导致永远不能被回收。

1.2 可达性分析法

通过GC Root的对象，开始向下寻找，看某个对象是否可达。

能作为GC Root:类加载器、Thread、虚拟机栈的本地变量表、static成员、常量引用、本地方法栈的变量等。

2. 垃圾回收算法

• 标记-清除：
  先标记，后清除，产生大量的空间碎片。用在老年代
• 标记-整理：
  先标记，后整理，不会产生空间碎片。用在老年代
• 复制算法：
  将内存划分为两块相等的区域，每次只使用其中一块。空间利用率低。用在新生代

3. 垃圾收集器

针对Yong区和Old区的垃圾回收算法不同，这里有不同的垃圾收集器。

垃圾收集器.png

1. Serial收集器

   Yong区的一个单线程的垃圾收集器，不仅仅意味着它只会使用一个CPU或者一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是其在进行垃圾收集的时候需要暂停其他线程。

   优点：简单高效，拥有很高的单线程收集效率

   缺点：收集过程需要暂停所有线程

   算法：复制算法

   适用范围：新生代

   应用：Client模式下的默认新生代收集器

回收过程

SerialGC.png

2. ParNew收集器

   可以把这个收集器理解为Serial收集器的多线程版本.

   优点：在多CPU时，比Serial效率高。

   缺点：收集过程暂停所有应用程序线程，单CPU时比Serial效率差。

   算法：复制算法

   适用范围：新生代

   应用：运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器

回收过程

parnewGC.png

3. Parallel Scavenge收集器

   Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行的多线程收集器，看上去和ParNew一样，但是Parallel Scanvenge更关注系统的吞吐量.

   吞吐量=运行用户代码的时间/(运行用户代码的时间+垃圾收集时间)

   比如虚拟机总共运行了100分钟，垃圾收集时间用了1分钟，吞吐量=(100-1)/100=99%。

   若吞吐量越大，意味着垃圾收集的时间越短，则用户代码可以充分利用CPU资源，尽快完成程序的运算任务。

4. Serial Old收集器

   Serial Old收集器是Serial收集器的老年代版本，也是一个单线程收集器，不同的是采用"标记-整理算法"，运行过程和Serial收集器一样。

5. Parallel Old收集器

   Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和"标记-整理算法"进行垃圾回收。

6. CMS垃圾收集器
   CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取 最短回收停顿时间为目标的收集器。采用的是"标记-清除算法",整个过程分为4步。

(1)初始标记 CMS initial mark 标记GC Roots能关联到的对象 Stop The World
(2)并发标记 CMS concurrent mark 进行GC Roots Tracing
(3)重新标记 CMS remark 修改并发标记因用户程序变动的内容 Stop The World
(4)并发清除 CMS concurrent sweep

优点：并发收集、低停顿
缺点：产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

回收过程

CMSGC.png

7. G1垃圾收集器
   使用G1收集器时，Java堆的内存布局与就与其他收集器有很大差别，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分Region（不需要连续）的集合。
   特点：

并行与并发
分代收集（仍然保留了分代的概念）
空间整合（整体上属于“标记-整理”算法，不会导致空间碎片）
可预测的停顿（比CMS更先进的地方在于能让使用者明确指定一个长度为M毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集 上的时间不得超过N毫秒）

回收步骤：

初始标记（Initial Marking）： 标记一下GC Roots能够关联的对象，并且修改TAMS的值，需要暂停用户线程。
并发标记（Concurrent Marking）： 从GC Roots进行可达性分析，找出存活的对象，与用户线程并发执行。
最终标记（Final Marking）： 修正在并发标记阶段因为用户程序的并发执行导致变动的数据，需 暂停用户线程。
筛选回收（Live Data Counting and Evacuation）： 对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据 用户所期望的GC停顿时间制定回收计划。

G1GC.png

4. 垃圾收集器分类

• 串行收集器--->Serial和Serial Old

只能有一个垃圾回收线程执行，用户线程暂停。 适用于内存比较小的嵌入式设备 。

• 并行收集器[吞吐量优先]--->Parallel Scanvenge、Parallel Old

多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。 适用于科学计算、后台处理等若交互场景 。

• 并发收集器[停顿时间优先]--->CMS、G1

用户线程和垃圾收集线程同时执行(但并不一定是并行的，可能是交替执行的)，垃圾收集线程在执行的时候不会停顿用户线程的运行。 适用于相对时间有要求的场景，比如Web 。

5. 如何选择适合的垃圾收集器

官网建议

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/collectors.html#sthref28

• 优先调整堆的大小让服务器自己来选择
• 如果内存小于100M，使用串行收集器
• 如果是单核，并且没有停顿时间要求，使用串行或JVM自己选
• 如果允许停顿时间超过1秒，选择并行或JVM自己选
• 如果响应时间最重要，并且不能超过1秒，使用并发收集器