JAVA笔记之GC部分

Posted 2020-10-21 等待九月

　   前言：垃圾回收机制，大家都知道JAVA的垃圾回收都是JVM自动回收的，不需要程序员去管理。但是我们还是得知道原理才能在适当时机进行JVM调优

　　原理：当我们new 一个对象时JVM堆区就会分配一块内存（地址，大小）给这个对象，当这个对象“不可达”的时候（即程序无法访问的时候），GC就需要回收这块空间。

　　Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾回收算法一般要做2件基本的事情：（1）发现无用信息对象；（2）回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次         使用，

　　算法包括：

　　1. 引用计数（Reference Counting）：给每个对象添加一引用计数器，每当有一个地方引用它的时候，计数器+1；引用失效的时候，计数器-1

　　2.可达性分析算法（Rearchability Analysis）：通过一系列的“GC roots”的对象作为起点，从这些节点向下搜索，搜索所超过的路径称为引用链，当一个对象到GC roots没有任何引用链相连的时候则此对         象是不可用的，不可用的对象则是JVM判定为可回收的对象。目前Java中可以作为GC ROOT的对象有：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1、虚拟机栈中引用的对象（本地变量表）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2、方法区中静态属性引用的对象

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　3、方法区中常亮引用的对象

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4、本地方法栈中引用的对象（Native对象）

　　

　　3. 标记-清除（Mark-Sweep）：从引用的根节点开始标记所有引用的对象，遍历整个堆内存，把未标记的对象清楚（老年代）

　　 4. 复制（Copying）：把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中（年轻代）

　　 5. 标记-整理（Mark-Compact） ：第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记对象并且把存活对象 “压缩”到堆的其中一块，按顺序排放（老年代）

　　6. 分代（Generational Collecting） 

　　首先我们得先清除JVM堆内存的结构（如下图），可以看到一共有3个区域：年轻代（Young Generation）、老年代（Old Generation）、永久代（Permanent Generation，也就是方法区）

　　

      年轻代（Young Generation）

　　包括一个Eden区和2个Survivor 区（From 和 to  ），绝大多数的对象刚创建时都被分配在Eden区（Eden区是连续的内存空间，因此在其上分配内存极快），当第一次Eden区空间满了的时候进行第一　　          次Minor GC：回收掉“消亡”的对象，存活的对象复制到From内存 中（To内存此时是空的），Eden区域为空；下次Eden满的时候，又会触发Minor GC，回收掉消亡对象，存活的对象还是复制到From内存          中，当From内存满了的时候，GC会把From中还存活的对象复制到To内存中吗，清空From，这就确保了From和To永远至少有一个区是空的；重复以上步骤依然存活的对象会被默认放到老年代中。在年轻          代发生的GC只有Minor GC，发生的频率比较高（不一定是Eden满的时候）

     老年代（Old Generation）

       存放经历N次Minor GC依然存活的对象，当老年代的内存空间满的时候会触发Full GC，Full GC发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率标记高

     永久代（Permanent Generation也就是方法区）

     用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate 等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运         行过程中新增的类

  总结的一些常见问题：

  Q:JVM GC回收哪个区域内的垃圾？

   JVM GC只回收堆区和方法区内的对象。而栈区的数据，在超出作用域后会被JVM自动释放掉，所以其不在JVM GC的管理范围内

 Q:JVM GC怎么判断对象可以被回收了？

     对象没有引用

     作用域发生未捕获异常

     程序在作用域正常执行完毕

     程序执行了System.exit()

     程序发生意外终止（被杀线程等）

   PS：上面那个是网上的答案，我个人觉得应该回答从GC root搜索不到，而且经过第一次标记、清理后，仍然没有复活的对象被回收更加合理

 Q:GC策略都有哪些分类？

   引用计数：难解决对象之间相互引用的问题

   可达性分析算法：基本所有GC算法都引用根搜索算法这种概念

   标记-清除 :会有内存碎片

　复制：是对象的存活率非常低

    标记-整理（Mark-Compact）缺点：成本大

   JVM为了优化内存的回收，使用了分代回收的方式，对于新生代内存的回收（Minor GC）主要采用复制算法。而对于老年代的回收（Major GC），大多采用标记-整理算法　

  Q：什么时候一个对象会被GC ？

　把minor GC和Full GC介绍下即可

  Q：如果老年代的对象需要引用新生代的对象，会发生什么呢？

   为了解决这个问题，老年代中存在一个 card table ，它是一个512byte大小的块。所有老年代的对象指向新生代对象的引用都会被记录在这个表中。当针对新生代执行GC的时候，只需要查询 card table 来决     定是否可以被回收，而不用查询整个老年代。这个 card table 由一个write barrier 来管理。write barrier给GC带来了很大的性能提升，虽然由此可能带来一些开销，但完全是值得的。

　总结：其实GC只要了解了三个问题就行 “什么时候”，“对什么东西”,‘“做了什么”