JVM系统优化实践：什么时候GC以及有哪些GC

Posted 2023-03-01

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既然程序运行会产生大量的废弃物，也就是「垃圾」，那总不能一直堆着不管吧。现在就来粗浅地谈谈Java里面什么时候会触发GC以及有哪些GC。

通过之前的电商支付系统，可以知道系统运行创建的对象都是优先分配在JVM的年轻代中的，年轻代里面的对象越来越多快满的时候就会触发垃圾回收机制。

这就涉及到一个「可达性分析法」，也就是判定哪些对象可以被回收，哪些不能被回收：只要某个对象被局部变量引用，就说明该对象有一个GC Roots，此时就不能被回收了。

所谓GC Roots，在一般情况下指的是方法的局部变量和静态变量。只要对象被方法的局部变量、静态变量给引用了，它就不能被回收了，至少不能被马上回收。

Java对象有几种不同的引用类型：

1、强引用：一个变量显式地引用一个对象；

2、软引用：对一个匿名内部类或者对引用的引用，例如：

// 强引用

String str = new String(“abc”);

// 软引用

SoftReference<String> softref = new SoftReference<String>(str);

// 也是软引用

SoftReference<String> softref = new SoftReference<String>(new String(“abc”));

3、弱引用：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期，例如：

// 弱引用

WeakReference<String> weakref = new WeakReference<String>(new String(“abc”));

str = null;

4、虚引用：顾名思义，就是形同虚设，实际中很少使用，可以不管。

再来看看有哪些GC方法。

年轻代的内存被分为两部分，其中一块创建对象实例，供栈中的局部变量引用。当空间不足时，就可能触发年轻代的垃圾回收：

由于一瞬间回收掉大量垃圾对象时，可能会造成大量的空白内存区域，大小不一，非常凌乱，造成大量的内存浪费，因此不能直接清除垃圾对象而保留存活对象。所以合理的做法就是复制（复制算法）：

1、先保留存活对象；

2、再将存活对象转移（复制）到另一块空白内存中；

3、最后将原区域整体回收；

4、两块区域循环往复着使用。

这就是GC当中最最简单、最最基础的复制算法。

它的缺点是：空间使用效率只有50%。从图上可以明显看得出来，比较浪费，空间越大越浪费。

优化：将年轻代划分为三块：

1、1个Eden区：占80%年轻代空间；

2、2个Survivor区：S0、S1各占10%年轻代空间；

平常情况下可以使用的，就是Eden区和其中一块Survivor区（比如S0）：

如果Eden区快满了，就会触发Minor GC：

1、Minor GC时，Eden中的存活对象会一次性转移到另一块空闲的Survivor区中区（比如S1）；

2、Eden区被清空，然后被再次分配新对象；

3、如果Eden再满，再次触发Minor GC；

4、将Eden和S1中的存活对象转移到S0中去；

5、如此循环往复。

对象不可能永远年轻，总会慢慢变老。自然世界用光阴让人两鬓斑白，JVM则默默记住对象的「劫数」，并以此决定它的生死：

对象每在年轻代“躲过”一次GC而被转移到另一个Survivor时，对象“年龄”就会增加“一岁”（被标记一次），默认是被标记15次之后，就会被转移到老年代，可通过-XX:MaxTenuringThreshold参数设置。

当然计算机世界还有自己的规则——除了被标记，还有另一个规则可让对象进入老年代——如果当前Survivor区中，年龄相同的一批对象总大小 ≥ Survivor × 50%，那么这批对象及比它们年龄更大的对象，就都直接进入老年代。例如：如果年龄1 + 年龄2 + 年龄3 ≥ Survivor × 50%，那么大于等于年龄3的所有对象都进入老年代。

计算机的规则只有工程师可以干预：通过设置参数XX:PretenureSizeThreshold的值，可以直接将大对象放到老年代，根本就不经过年轻代。

工程师就是计算机的上帝！

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