GC的算法和种类

Posted 2022-12-13 Lee_Sung

• GC的算法和种类
• 1GC的概念
• 2GC算法
  • 1 引用计数法
  • 2 标记-清除
  • 3 标记-压缩
  • 4 复制
  • 5 复制算法整合标记清理算法
  • 6 分代思想
• 3可触及性
  • 1 可触及性
  • 2 根
• 4Stop-The-World
  • 1 Stop-The-World
  • 2 GC时为什么会有全局停顿及危害

GC的算法和种类

1、GC的概念

Garbage Collection垃圾收集，Java中，GC的对象是堆空间和永久区。

2、GC算法

2.1 引用计数法

通过引用计算来回收垃圾。

• 引用计数器，对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

  

• 引用计数法的问题

  • 引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
  • 很难处理循环引用
    

2.2 标记-清除

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。

• 标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是:

1、在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。

2、然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

白色：空闲空间 ； 灰色：存活对象 ； 黑色：垃圾对象

2.3 标记-压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。

1、和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。

2、之后，将所有的存活对象压缩到内存的一端。最后，清理边界外所有的空间。

2.4 复制

• 与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
• 不适用于存活对象较多的场合，如老年代

算法思想如下：

将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。

2.5 复制算法整合标记清理算法

• 复制算法的最大问题是：空间浪费，整合标记清理思想

2.6 分代思想

• 依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
• 根据不同代的特点，选取合适的收集算法
  
  • 少量对象存活（新生代），适合复制算法
  • 大量对象存活（老年代），适合标记清理或者标记压缩

3、可触及性

3.1 可触及性

所有的算法，需要能够识别一个垃圾对象，因此需要给出一个可触及性的定义。

• 可触及的
  
  • 从根节点可以触及到这个对象
• 可复活的
  
  • 一旦所有引用被释放，就是可复活状态，因为在finalize()中可能复活该对象
• 不可触及的
  
  • 在finalize()后，可能会进入不可触及状态
  • 不可触及的对象不可能复活
  • 可以回收

Eg.

public class CanReliveObj 
    public static CanReliveObj obj;
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable 
        super.finalize();
        System.out.println("CanReliveObj finalize called");
        obj=this;
    
    @Override
    public String toString()
        return "I am CanReliveObj";
    

    /*
        CanReliveObj finalize called
        obj 可用
        第二次gc
        obj 是 null
    */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
        obj=new CanReliveObj();
        obj=null;   //可复活
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if(obj==null)
            System.out.println("obj 是 null");
        else
            System.out.println("obj 可用");
        
        System.out.println("第二次gc");
        obj=null;    //不可复活
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if(obj==null)
            System.out.println("obj 是 null");
        else
        System.out.println("obj 可用");
        
    

• 经验：避免使用finalize()，操作不慎可能导致错误。
• 优先级低，何时被调用， 不确定
  
  • 何时发生GC不确定
• 可以使用try-catch-finally来替代它

3.2 根

• 可以作为根的对象：
  
  • 栈中引用的对象
  • 方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）
  • JNI方法栈中引用对象

4、Stop-The-World

4.1 Stop-The-World

• Java中一种全局暂停的现象，会影响所有的线程
• 全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能和JVM交互
• 多半由于GC引起，也可能由Dump线程、死锁检查、堆Dump等情况引起

4.2 GC时为什么会有全局停顿及危害

• 类比在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远打扫不干净，只有让大家停止活动了，才能将房间打扫干净。当GC线程在处理垃圾的时候，其他所有的线程都要停下来，以保证没有新的垃圾产生，以便进行垃圾标记清除。
• 危害
  
  • 长时间服务停止，没有响应
  • 遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。

Eg.

public static class PrintThread extends Thread
    public static final long starttime=System.currentTimeMillis();
    //每0.1秒打印一条记录
    @Override
    public void run()
        try
            while(true)
                long t=System.currentTimeMillis()-starttime;
                System.out.println("time:"+t);
                Thread.sleep(100);
            
        catch(Exception e)

        
    


/*工作线程，消耗内存*/
public static class MyThread extends Thread
    HashMap<Long,byte[]> map=new HashMap<Long,byte[]>();
    @Override
    public void run()
        try
            while(true)
                //大于450M时，清理内存
                if(map.size()*512/1024/1024>=450)
                    System.out.println(“=====准备清理=====:"+map.size());
                    map.clear();
                
                for(int i=0;i<1024;i++)
                    map.put(System.nanoTime(), new byte[512]);
                
                Thread.sleep(1);
            
        catch(Exception e)
            e.printStackTrace();