了解JVM中的GC

Posted 2021-09-04 XeonYu

上一篇：
了解 JVM和JVM内存结构（JVM运行时数据区）

上一篇博客我们对JVM的内存结构有了一个简单的认识，我们都知道Java是有GC自动对内存进行回收的，那GC到底是怎么工作的，对象在什么时候会被回收呢？
本篇博客我们就来了解一下GC；

GC

Garbage Collector :垃圾收集器
顾名思义,就是专门收集垃圾的。

什么是垃圾

简单来讲，没有任何引用指向的对象（没有任何用处的对象），就是垃圾，要被回收掉。

怎么判断一个对象是不是垃圾

引用计数器法

简单将就是一个对象每被另一个对象所引用，则计数器+1，解除引用后-1，如果一个对象的引用计数器为0，则视为垃圾。

根可达性分析法

根：又叫做 GC roots

先来看看JVM内存模型中哪些属于GC roots

• 虚拟机栈
• 本地方法
• 常量池
• 方法区中的静态变量等

通过GC roots 根节点一直往下找，能找到的引用的对象都不是垃圾，其他的就都是垃圾。

如图所示：

其中，蓝色的就会被标记为非垃圾对象。其它的自然而然就是垃圾对象了。

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常见的垃圾回收算法

标记清除法

先对内存扫描一遍，将是垃圾对象所在的区域标记一下，然后进行回收。

缺点：会产生不连续的空间

图示如下

拷贝清除法
将内存一分为二，只用一半的空间存放对象，当前使用的一半空间需要做内存回收时，先对这一半的空间进行扫描，将不是垃圾的对象拷贝到另一半空间，然后对现在这一半的空间整体进行回收。
当另一半满了需要做内存回收时，则再走一遍上述过程，将不需要回收的对象拷贝到这一半，然后直接回收掉另一半空间。
周而复始。

图示如下：

优点：不会产生内存碎片
缺点：浪费空间

标记压缩法：

在扫描的时候，将标记为垃圾的区域进行回收，然后把存活的对象挪到当前区域，同时遇到未使用的空间时，如果后面还有存活对象，则也挪到当前可使用区域。

图示如下：

优点：不会产生内存碎片
缺点：效率相对较低

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JVM 分代模型

了解完常见的回收算法后，我们来看一下JVM的分代模型
以 JDK1.8 默认垃圾回收器为例

JVM 将堆内存分为两代，年轻代和老年代。
默认情况下，年轻代占堆大小的三分之一，老年代占堆大小的三分之二

如图所示

年轻代中又分为伊甸区和幸存者区，其中幸存者区又分为S0和S1区。伊甸区占年轻代大小的8/10，S0和S1分别占1/10

其中，新生代中的回收算法使用的是 拷贝清除法 ，老年代中的回收算法是标记压缩法

我们来看一下一个对象从产生到被回收大概的过程是怎样的

先看一下新创建的对象是如何存放到堆中的，如图所示

full gc: 整个堆的gc(包含年轻代和老年代),由于使用的是标记压缩法，效率较低，代价较大
minor gc: 也叫young gc:对年轻代进行gc,默认使用复制清除法，效率高

总结：新创建的对象会先往伊甸区中存放，绝大多数情况下都能放下，除非对象特别大且伊甸区放不下，会先对伊甸区进行一次minor gc，gc过后如果伊甸区能放下，放入伊甸区，还是放不下的话，则会尝试向老年代中存放，如果老年代也放不下，则会先进一次full gc, 回收过后如果老年代空间足够，放入老年代，老年代也放不下的话，报OOM异常。

再来看下GC的过程中是怎么处理对象的

当伊甸区容量达到一定的条件或者JVM虚拟机空闲时，会触发minor gc

首次回收时：会先使用 根可达性分析法 标记伊甸区中的非垃圾对象，然后将这些对象复制到S0区域，然后将整个伊甸区全部回收。

再次回收：先使用 根可达性分析法 找出伊甸区和S0区中非垃圾对象，将这些对象复制到S1区，然后直接将伊甸区和S0区全部回收

再次回收：先使用 根可达性分析法 找出伊甸区和S1区中非垃圾对象，将这些对象复制到S0区，然后直接将伊甸区和S1区全部回收

周而复始…

大致上就是使用上面的拷贝清除法来回收年轻代中的内存。需要注意的是，如果一个对象经历过15次（默认值是15）minor gc还没有被回收掉，就会将该对象移至老年代

老年代的回收就是上面的标记压缩法了，需要注意的是，当老年代没有足够的内存存放数据时，会先进行一次full gc，full gc之后如果仍然没有足够的空间存放对象，则会报出OOM异常。

一般Java开发工程师所说的JVM调优，实际上就是通过修改一些参数，以达到尽可能的减少full gc的次数的目的。

好了，到这里，我们对JVM内存回收算是有了一个基本的认识了。

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