深入理解java：1.3. 垃圾收集

Posted 2020-09-13 张俊鸿

Java垃圾收集（Garbage Collection，GC）

 

某一个时点，一个对象如果有一个以上的引用(Rreference)指向它，那么该对象就为活着的(Live)，

否则死亡(Dead)，视为垃圾，可被垃圾回收器回收再利用。

 

垃圾回收操作需要消耗CPU、线程、时间等资源，所以容易理解的是垃圾回收操作不是实时的发生(对象死亡后不会马上释放)，

当内存消耗完或者是达到某一个指标(Threshold,使用内存占总内存的比列)时，触发垃圾回收操作。

 

GC需要完成的三件事情：

　　　　 哪些内存需要回收？

            --如何判断对象已死？用 根搜索算法

            这个算法的基本思路就是通过一系列的名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain）。

            当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。

            在Java语言里，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

            　　　　虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象。

            　　　　方法区中的类静态属性引用的对象。

　            　　　方法区中的常量引用的对象。

　　            　　本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）的引用的对象。

　　　　什么时候回收？

            当内存消耗完或者是达到某一个阀值(Threshold,使用内存占总内存的比列)时，触发垃圾回收操作。阀值可通过JVM参数配置。

　　　　如何回收？

　　　　GC机制的基本算法是 分代收集，

　　　　当新生代的Eden区满的时候，执行Minor GC，也叫 Young GC。使用了复制算法。

　　　　当老年代内存不足时，将执行Major GC，也叫 Full GC。使用了标记-清除算法 或 标记-整理算法。

 

在GC机制中，起重要作用的是垃圾收集器，垃圾收集器是GC的具体实现。如下图，

　　

新生代收集器：（都是使用 停止复制算法）

• Serial收集器：使用停止复制算法，使用一个线程进行GC，串行，其它工作线程暂停。使用-XX:+UseSerialGC可以使用Serial+Serial Old模式运行进行内存回收（这也是虚拟机在Client模式下运行的默认值）
• ParNew收集器：使用停止复制算法，Serial收集器的多线程版，用多个线程进行GC，并行，其它工作线程暂停，关注缩短垃圾收集时间。使用-XX:+UseParNewGC开关来控制使用ParNew+Serial Old收集器组合收集内存；使用-XX:ParallelGCThreads来设置执行内存回收的线程数。
• Parallel Scavenge 收集器：使用停止复制算法，关注CPU吞吐量。即运行用户代码的时间/总时间，比如：JVM运行100分钟，其中运行用户代码99分钟，垃 圾收集1分钟，则吞吐量是99%，这种收集器能最高效率的利用CPU，适合运行后台运算（关注缩短垃圾收集时间的收集器，如CMS，等待时间很少，所以适 合用户交互，提高用户体验）。使用-XX:+UseParallelGC开关控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合回收垃圾（这也是在Server模式下的默认值）；使用-XX:GCTimeRatio来设置用户执行时间占总时间的比例，默认99，即1%的时间用来进行垃圾回收。使用-XX:MaxGCPauseMillis设置GC的最大停顿时间（这个参数只对Parallel Scavenge有效），用开关参数-XX:+UseAdaptiveSizePolicy可以进行动态控制，如自动调整Eden/Survivor比例，老年代对象年龄，新生代大小等，这个参数在ParNew下没有。

老年代收集器：

• Serial Old收集器：单线程收集器，串行，使用标记整理（整理的方法是Sweep（清理）和Compact（压缩），清理是将废弃的对象干掉，只留幸存的对象，压缩是将移动对象，将空间填满保证内存分为2块，一块全是对象，一块空闲）算法，使用单线程进行GC，其它工作线程暂停（注意，在老年代中进行标记整理算法清理，也需要暂停其它线程），在JDK1.5之前，Serial Old收集器与ParallelScavenge搭配使用。
• Parallel Old收集器：老年代收集器，多线程，并行，多线程机制与Parallel Scavenge差不错，使用标记整理（与Serial Old不同，这里的整理是Summary（汇总）和Compact（压缩），汇总的意思就是将幸存的对象复制到预先准备好的区域，而不是像Sweep（清理）那样清理废弃的对象）算法，在Parallel Old执行时，仍然需要暂停其它线程。Parallel Old在多核计算中很有用。Parallel Old出现后（JDK 1.6），与Parallel Scavenge配合有很好的效果，充分体现Parallel Scavenge收集器吞吐量优先的效果。使用-XX:+UseParallelOldGC开关控制使用Parallel Scavenge +Parallel Old组合收集器进行收集。
• CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：老年代收集器，致力于获取最短回收停顿时间（即缩短垃圾回收的时间），使用标记清除算法，多线程，优点是并发收集（用户线程可以和GC线程同时工作），停顿小。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行ParNew+CMS+Serial Old进行内存回收，优先使用ParNew+CMS（原因见后面），当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。

 

G1收集器：在JDK1.7中正式发布，与现状的新生代、老年代概念有很大不同，目前使用较少，不做介绍。