JVM中的垃圾回收器及垃圾收集算法描述

Posted 2021-02-14 guopengxia0719

首先需要了解下JVM（Java虚拟机）中的内存分配情况：

 

收集器的介绍：

Serial收集器：是最原始的收集器，是单线程的，实现简单，但是在后台收集垃圾的时候，其他的工作线程都会停止，直到垃圾收集线程执行完毕，给用户的体验就是出现停顿现象，体验差。但是当收集的垃圾少，停顿时间短，次数少，还是可以接受的。运行在Client模式下是一个很好的选择。
ParNew收集器：是Serial收集器的多线程办，不过在单处理器下效果不比Serial收集器效果好，多线程会采取对应的机制，默认开始的线程数量和CPU的数量相同。
CMS收集器：目标是缩短用户的停顿时间，即垃圾收集的时间，是并发收集器，是牺牲吞吐量和新生代空间来换取的。
Parallel Scavenge收集器：目标是达到一个可控的吞吐量（运行用户代码/(运行用户代码+垃圾收集时间)），被称为吞吐量优先的收集器。采用复制算法实现

 

算法：

引用计数法：在对象中添加一个基数器，当有变量引用这个对象时，计数器就加一，当变量放开对这个对象的引用时，计数器就减一，当计数器的值为0时，表示没有引用这个对象的变量了，后续就可以被垃圾收集器处理了。
优缺点：实现简单，但针对互相引用的对象没办法进行清理。如：      objA.instance=objB;objB.instance=objA;这种情况下，其他变量引用这2个对象了，但是这两个   对象仍然不能删除，因为它们互相引用，计数器的值不为0.

可达性分析：以GC Roots为起点，从这些节点开始，向下搜索形成引用链，当GC Roots到某个对象为不可达时，表示这个对象就是一个无用的对象，可以在垃圾收集时进行处理。
标记-清处算法：进行2个过程，标记：把需要清理的对象都标记出来；清除：就是把标记的对象都清楚掉。这2个过程效率都不是很高，且会产生很多空间碎片，导致因为大对象没有连续的内存分配空间而引起再次的垃圾回收。

复制算法：标记-清除算法中存在效率和空间碎片问题，此复制算法可以解决效率问题，把内存空间分为等同大小的块，使用其中的一块进程分配，当内存用完时，把还存活的对象放到另一个内存中，然后把原理内存块一起清理掉，新块中根据指针按需分配排列。实现简单，效率好，但是会浪费一般的内存。
标记整理算法：此算法也是分为2步，第一步标记，第二步整理，标记和前面讲的标记一样，仅是第二步整理，是把存活的对象往一个方向移动，然后清除掉边缘部分。此种算法没有空间碎片的存在了。
分代收集算法：没有采用新的算法，而是根据对象的存活时间不同，把内存分为新生代和老年代，且由于新生代多为新创建的对象，需要的内存空间大，比例按照8:1:1进行划分内存的。然后根据区域的不同采用不同的收集算法，新生代的对象存活率低，可以使用复制算法，老年代的对象存活率高，可以采用标记清除或者标记整理算法。

 

GC日志：

GC的日志格式就是时间+类型+内存数据等信息的构成
在日志结果中，可以观察到，使用的收集器是Parallel Scavenge收集器-> PSYoungGen,ps是缩写，默认的Default New Generation的是新生代是使用Serial收集器。名字与收集器有关。使用时根据具体的情况进行实例对象的分配，比如新生代中的Eden区内存不够时，接下来大的实例化对象存到survivor中也不够，则就会直接存储到老年区。

而使用Serial收集器时，先分配6M的新生代区域，后面的4M不够分配，会发生minor GC，在GC期间，6M的空间不足以分配到survivor区域（这个区域仅1M），所以会通过担保机制把6M的对象直接放入到老年区。使用的收集器不同得出的垃圾回收日志会不相同。
Minor GC:是指新生代的垃圾回收，一般java对象的生命周期都很短，minor GC频繁，回收也快。
Full GC:指老年代的回收，经常会伴随一次minor GC，但不是绝对的，Parallel Scavenge就可以直接Major GC，速度一般比minor GC 慢10倍以上。

测试代码如下所示：

package com.class01;

/**
 * @Author: guopengxia
 * @Date: 2019/3/22 19:09
 * @Version: 1.0
 */
public class Class01 {
    private static final int _1MB=1024*1024;
    /**
     * 设置VM的参数：
     *   -Xms20M  -Xmx20M  -Xmn10M    //Xms,Xmx设置堆内存的大小（20M） Xmn:设置年轻代大小
     *   -XX:PrintGCDetails   //设置打印GC的详细信息（收集器日志参数）
     *   -XX:SurvivorRatio=8  //设置老年区的比例信息，新生区Eden：其中一个Survivor的比例为8:1
     */

    public static void testAllocation(){
        byte [] allocation1,allocation2,allocation3,allocation4;
        allocation1=new byte[2*_1MB];
        allocation2=new byte[2*_1MB];
        allocation3=new byte[2*_1MB];
        allocation4=new byte[4*_1MB];  //此处会出现一次Minor GC（当新生代没有内存进行分配时，会出现Minor GC）
    }

    public static void main(String []args){
        Class01.testAllocation();
    }
}

下面是日志截图，这次是日志显示到控制台（可以把GC的信息打印到日志文件中，进行参数设置即可）