java gc

Posted 2021-01-20 浮舟z

Garbage Collection

自动垃圾回收即在堆空间中识别被引用的对象以及未被引用的对象， 然后删除未被引用的对象的过程。

基本步骤：

1. Marking(标记): 识别被引用的对象， 以及未被引用的对象。 所有的对象都会被扫描。
2. Normal Deletion(正常删除): 删除未被引用的对象， 引用的对象会被保留， 并且memory allocator会保存空闲块的引用。
   或：
   Deletion with Compacting(删除并压缩): 删除未被引用的对象， 把被引用的对象移动到一起， 方便后面的内存分配。

Generatiional Garbage Collection

标记并压缩对象是不够高效的， 并且多数对象只存活很短的时间， 因此就有了Generational Garbage Collection。

由此， Java堆被分成了三块：新生代， 老年代和永生代， 其中新生代被分为eden, s0, s1三块。

新生代是对象被新建以及变老的地方， 当新生代空间被填满时就会运行minor garbage collection(小型垃圾回收)。

老年代是存储存活时间较长的对象的地方， 基本上jvm会为新生代的对象设置一个阈值， 当新生代的对象经历过指定的次数没有被回收就会被移入老年代。 老年代运行的垃圾回收叫做major garbage collection(大型垃圾回收)。

不论是小型垃圾回收还是大型垃圾回收， 期间都会停止jvm上的所有应用线程， 直至垃圾回收结束。

永生代包含JVM需要的描述类以及方法的元数据信息， 永生代的垃圾回收包括在full gc中， 它会回收不会再被使用的类元数据信息所占用的空间。

垃圾回收机制：

1. 任何新建的对象被分配在eden中， s0和s1初始为空。
2. 当eden空间满了之后， minor garbage collection被触发。
3. 所有的被引用的对象被移到s0空间， 未被引用的对象被删除。
4. 当下一次运行minor GC时， eden上的未被引用的对象被删除， 被引用的对象被移到s1， 同时， s0上存活的对象被移到s1上， age加1， 此时eden和s0被清空。
5. 下一次运行minor GC时， 发生同样的过程， 但此时是eden和s1被清空， 所有对象移到s0上。
6. 当s0和s1上的对象到达了指定了age阈值后， 对象被移动到老年代中。

观察java堆可使用jvisualvm软件， 在jdk的bin目录下， 运行后通过Tools -> Plugins安装Visual GC插件。
安装完成后选择指定的application， 然后选择Visual GC tab。可看到所有的垃圾回收器的运行活动， 包括新生代， 老年代， 永生代空间大小等。

Java中的垃圾回收器

The Serial GC
串行垃圾回收器是java se5和6中默认的垃圾回收器， 所有的minor和major garbage collection是串行运行的。并且它使用标记-压缩的垃圾回收方法。

串行垃圾回收器是当应用程序不要求垃圾回收时间（即应用程序暂停）很短的情况下使用，或者有多个JVM运行在一台机器上。

-XX:+UseSerialGC

The Parallel GC
并行垃圾回收器使用多线程去执行新生代的垃圾回收，但是在老年代运行的依然是串行垃圾回收器。默认有几个CPU核心， 就会有几个线程。
但是在单核CPU上即使指定了并行垃圾回收器运行的依然是串行垃圾回收器。

-XX:+UseParallelGC: 使用并行垃圾回收器
-XX:+UseParallelOldGC: 在新生代及老年代上使用并行垃圾回收器， 并且老年代上会进行对象的压缩， 而新生代运行的是一个copy collector。

copy collector不重新访问标识被引用的对象或未被引用的对象， 它只会把所有存活的对象移到survivor space

The Concurrent Mark Sweep (CMS) Collector
并行标记垃圾回收器回收老年代的垃圾， 它尽可能减少程序暂停的时间。它不会进行对象的copy或compact， 而当一个空间大小不够时， 它会分配一个更大的堆。

-XX:+UseConcMarkSweepGC

The G1 Garbage Collector
Java7中才有的垃圾回收器， 将会取代CMS垃圾回收器， G1垃圾回收器也是一个并行的垃圾回收器。

-XX:+UseG1GC

https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html#RequiredSoftware