垃圾回收的常见算法

2.1 引用计数法

2.1.1 原理

2.1.2 优缺点

2.2 标记清除法

2.2.1 原理

2.2.2 优缺点

2.3 标记压缩算法

2.3.1 原理

2.3.2 优缺点

2.4 复制算法

2.4.1 JVM中年轻代内存空间

2.4.2 优缺点

2.5 分代算法

3 垃圾收集器以及内存分配

3.1 串行垃圾收集器

3.1.1 编写测试代码

3.1.2 设置垃圾回收为串行收集器

3.2 并行垃圾收集器

3.2.1 ParNew垃圾收集器

3.2.2 ParallelGC垃圾收集器

3.3 CMS垃圾收集器

3.3.1 测试

3.4 G1垃圾收集器（重点）

3.4.1 原理

3.4.2 Young GC

3.4.2.1 Remembered Set（已记忆集合）

3.4.3 Mixed GC

3.4.3.1 全局并发标记

3.4.3.2 拷贝存活对象

3.4.4 G1收集器相关参数

3.4.5 测试

3.4.6 对于G1垃圾收集器优化建议

4 可视化GC日志分析工具

4.1 GC日志输出参数

4.2 GC Easy可视化工具

自动化的管理内存资源，垃圾回收机制必须要有一套算法来进行计算，那些是有效的对象，那些是无效的对象，对于无效的对象

就要进行回收处理。

常见的垃圾回收算法有：引用计数法、标记清除法、标记压缩法、复制算法、分代算法等。

2.1 引用计数法

引用计数是历史最悠久的一种算法，最早George E. Collins在1960的首次提出，50年后的今天，该算法依然被很多编程语言使用。

2.1.1 原理

假设有一个对象A，任何一个对象对A的引用，那么对象A的引用计数器+1，当引用失败时，对象A的引用计数器就-1，如果对象A的计算器的值

为0，就说明对象A没有引用了，可以被回收。如图所示

2.1.2 优缺点

优点：

1、实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数器是否为0，就可以直接回收。

2、在垃圾回收过程中，应用无需挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报outofmember错误。

3、区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。

缺点：

1、每次对象呗引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。

2、浪费CPU资源，即使内存够用，任然在运行时进行计数器的统计。

3、无法解决循环引用问题。（最大的缺点）

虽然a和b都为null，但是由于a和b存在循环引用，这样a和b永远都不回被回收。

2.2 标记清除法

标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。

标记：从根节点开始标记引用的对象。

清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象，可以被清理。

2.2.1 原理

这张图代表的是程序运行期间所有对象的状态，它们的标志位全部是0（也就是未标记，以下默认0就是未标记，1为已标记），

假设这会儿有效内存空间耗尽了，JVM将会停止应用程序的运行并开启GC线程，然后开始进行标记工作，按照根搜索算法，标记完以后，对象的状态如下图。

可以看到，按照根搜索算法，所有从root对象可达的对象就被标记为存活的对象，此时已经完成了第一阶段标记。接下来，就要

执行第二阶段清除了，那么清除完以后，剩下的对象以及对象的状态如下图所示。

可以看到，没有被标记的对象将会回收清除掉，而被标记的对象将会留下，并且会将标记重新归0.接下来就不用说了，唤醒停止

的程序线程，让程序继续运行即可。

2.2.2 优缺点

可以看到，标记清除算法解决了引用计数算法中的循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收。同样，标记清除算法也是有缺点的：

1、效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用

而言这个体验是非常差的。

2、通过标记清除算法清理出来的内容，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。

2.3 标记压缩算法

标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。

2.3.1 原理

2.3.2 优缺点

优缺点同标记清除算法，解决了标记清除算法的碎片化的问题，同时，标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有一定的影响。

2.4 复制算法

复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收。

如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合。

2.4.1 JVM中年轻代内存空间

1、在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。

2、紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据它们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值（年龄阀值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置）的对象会被移动到年老代中，没有达到阀值的对象会被复制到“To”区域。

3、经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。

4、GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

2.4.2 优缺点

优点：

1、在垃圾对象多的情况下，效率较高。

2、清理后，内存无碎片。

缺点：

1、在垃圾对象少的情况下，不适用，如：老年代内存。

2、分配的2块内存空间，在同一时刻，只能使用一半，内存使用率较低。

2.5 分代算法

前面介绍了很多种回收算法，每一种算法都有自己的优点也有缺点，谁都不能替代谁，所以根据垃圾回收对象的特点进行选择，才是明智的选择。

分代算法其实就是这样的，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代适合使用复制算法，老年代适合使用标记清除或标记压缩算法。

3 垃圾收集器以及内存分配

在jvm中，实现了多种垃圾收集器，包括：串行垃圾收集器、并行垃圾收集器、CMS（并发）垃圾收集器、G1垃圾收集器。

3.1 串行垃圾收集器

串行垃圾收集器，是指使用单线程进行垃圾回收，垃圾回收时，只有一个线程在工作，并且java应用中的所有线程都要暂停，等待垃圾回收的完成。这种现象称之为STW （Stop-The-World）

对于交互性较强的应用而言，这种垃圾收集器是不能够接受的。

一般在javaweb应用中是不会采用该收集器的。

3.1.1 编写测试代码

3.1.2 设置垃圾回收为串行收集器

在程序运行参数中添加2个参数，如下：

-XX:+UseSerialGC : 指定年轻代和老年代都使用串行垃圾收集器

-XX:+PrintGCDetails : 打印垃圾回收的详细信息

为了测试GC，将堆的初始和最大内存都设置为16M

-XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

启动程序，可以看到下面信息：

GC日志信息解读：

年轻代的内存GC前后的大小：

DefNew : 表示使用的是串行垃圾收集器。

Allocation Failure : 表示内存分配失败。

4416K -> 512K(4928K) : 表示，年轻代GC前，占有4416K内存，GC后，占有512K内存，总大小4928K。

0.0046102 secs : 表示GC所用的时间，单位为毫秒。

4416K->1973K(15872K) : 表示，GC前，堆内存占有4416K，GC后，占有1973K，总大小为15872K。

Full GC ：表示，内存空间全部进行GC

3.2 并行垃圾收集器

并行垃圾收集器在串行垃圾收集器的基础之上做了改进，将单线程改为了多线程进行垃圾回收，这样可以缩短垃圾回收的时间。（这里是指，

并行能力较强的机器）

当然了，并行垃圾收集器在收集的过程中也会暂停应用程序，这个和串行垃圾回收器是一样的，只是并行执行，速度更快些，暂停的时间

更短一些。

3.2.1 ParNew垃圾收集器

ParNew垃圾收集器是仅仅工作在年轻代上，只是将串行的垃圾收集器改为了并行。

通过-XX:+UseParNewGC参数设置年轻代使用ParNew回收器，老年代使用的依然是串行收集器。

参数：

-XX:+UseParNewGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m

打印出的信息

由以上信息可以看出，ParNew : 使用的是ParNew收集器。其他信息和串行收集器一致。

3.2.2 ParallelGC垃圾收集器

ParallelGC收集器工作机制和ParNewGC收集器一样，只是在此基础之上新增了两个和系统吞吐量相关的参数，使得其使用起来更加的灵

活和高效。

垃圾回收的常见算法

你可能感兴趣的:(垃圾回收的常见算法)