GC垃圾回收

Posted 2021-05-26 肖恩雷

1. 垃圾回收之标记算法

• 可达性分析算法

  1. 通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收

  2. 可作为GC Root的对象

     • 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）

     • 方法区中常量引用的对象

     • 方法区中的静态属性引用的对象

     • 本地方法栈中JNI（Native方法）的引用对象

     • 活跃线程的引用对象

• 引用计数算法

  • 优点：执行效率高，程序执行受影响较小

  • 缺点：无法检测出循环引用的情况，导致内存泄漏

2. 垃圾回收之回收算法

• 标记-清除算法

  从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记；对堆内存从头到尾进行线性遍历，回收不可达对象内存

  缺点：产生大量不连续的碎片化内存

• 复制算法

  分为对象面和空闲面，对象在对象面上创建，存活的对象被从对象面复制到空闲面，最后将对象面所有对象内存清除

  优点：解决了碎片化问题，顺序分配内存，简单高效，适用于对象存活率低的场景（新生代适用）

• 标记-整理算法

  从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记；移动所有存活的对象，且按照内存地址依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收

  优点：避免内存的不连续性，不用设置两块内存互换，适用于存活率高的场景（老年代适用）

• 分代收集算法

  按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法（垃圾回收算法的组合拳）

3. GC的分类

• Minor GC

  新生代：尽可能快速收集掉那些生命周期短的对象，采用复制算法，包括Eden区和2个Survivor区，即S0区和S1区，其比例为8：1：1，新生代和老年代的比例是1：2

  

  • 对象如何晋级到老年代

    1. 新生代每经过一次Minor GC垃圾回收后，其存活的对象的年龄就增加1岁，默认达到15岁后该对象就会进入到老年代，也可以通过调整参数-XX:MaxTenuringThreshold来设置进入老年代的阈值。

    2. 经过多次的Minor GC后Survivor区中存放不下的对象

    3. 一个对象所占的内存超过了Eden区和Survivor区，该对象会直接晋级到老年代，可以通过参数-XX:PretenuerSizeThreshold设置最大对象的内存，超过该值就会直接进入老年代

  • 常用调优参数

    • -XX:SurvivorRatio Eden和Survivor的比值，默认是8，也就是Eden占新生代的8/10

    • -XX:NewRatio 老年代和新生代内存的大小的比例

    • -XX:MaxTenuringThreshold 对象从新生代晋升到老年代经过GC次数的最大阈值

• Full GC

  老年代：生命周期存活较长的对象，一般采用标记-清除算法和标记-整理算法，一般使用Full GC,执行Full GC的同时也伴随着对新生代的垃圾回收

  Full GC 比Minor GC慢，但执行频率低

  • 触发Full GC的条件

    1. 老年代空间不足，一个在Eden区存放不下的大对象，会直接放到老年代，如果老年代也存放不下，就会触发Full GC

    2. 永久代空间不足（只针对KJDK7.0之前版本）

    3. CMS GC时出现promotion failed,concurrent mode failure

    4. Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间

    5. 调用System.gc()

    6. 使用RMI来进行RPC或管理JDK应用，每小时执行一次Full GC

4. 常见的垃圾回收器

1. 垃圾回收器之间的联系

   

   1.两个收集器之间有连线，表明它们可以搭配使用。

   2.其中Serial Old作为CMS出现"Concurrent Mode Failure"失败的后备预案。

   3.（红色虚线）由于维护和兼容性测试的成本，再JDK8时将Serial+CMS、ParNew+Serial Old这两个组合声明为废弃，并在JDK9完全取消了这些组合的支 持，即移除。

   4.（绿色虚线）JDK14中，弃用Parallel Scavenge+SerialOld组合。删除CMS垃圾回收器。

2. 年轻代常见的垃圾回收器

   1. Serial 收集器: -XX:+UseSerialGC来开启S该 收集器，采用复制算法

      • 单线程收集，进行垃圾回收时，必须暂停所有工作线程

      • 简单高效，Client模式下默认的年轻代收集器

   2. ParNew收集器：-XX:+UseParNewGC来开启该收集器，采用复制算法

      • 多线程收集，其余的行为、特点和Serial收集器一样

      • 单核执行效率不如Serial,在多核下执行才有优势

   3. Parallel Scavenge收集器：-XX:+UseParallelGC来开启该收集器，采用复制算法

      • 吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间），比如运行了100分钟，其中垃圾回收用了2分钟，则吞吐量=98%

      • 比起关注用户线程停顿时间（提升用户体验），更关注系统的吞吐量（适合在后台运算）

      • 在多核下执行才有优势，Server模式下默认的年轻代收集器

      • 对垃圾回收原理不太了解，以至于在优化过程中遇到问题时，可以在项目启动时设置参数-XX：+UseAdaptiveSizePolicy把内存调优交个JVM来完成

   4. 老年代常见的收集器

      1. Serial Old收集器：-XX:+UseSerialOldGC来开启该收集器，采用标记-整理算法

         • 单线程收集，垃圾收集时，必须暂停所有工作线程

         • 简单高效，Client模式下默认的老年代收集器

      2. Parallel Old收集器：-XX:+UseParallelOldGC来开启该收集器，采用标记-整理算法

         • 多线程，吞吐量优先

      3. CMS收集器：-XX:+UseConcMarkSweepGC,标记-清除算法

      4. G1收集器：-XX:+UseG1GC,复制+标记-整理算法（Garbage First）

         • 并发和并行

         • 分代收集

         • 空间整合

         • 可预测的停顿

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