Java堆回收策略

Posted 2022-08-18 yu-wang

一、起源

1960年Lisp语言： 第一门真正使用内存动态分配和垃圾回收的语言。

二、概要

• 线程相关：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈，不需要考虑垃圾回收
• Java堆、方法区：需要考虑垃圾回收

三、垃圾回收算法

 

1 引用计数算法

 

2 可达性分析算法

 

垃圾收集算法

1 标记-清除算法

Mark-Sweep
最基础的垃圾收集算法

不足

1. 效率问题：标记和清除的过程效率不太高
2. 空间问题：标记清除之后产生大量的碎片，再分配较大的对象时，由于空间不足不得不再进行另一次GC操作。

2 复制算法

Copying

• 半个区的内存回收后挪到另外半个区
• 只需要移动堆顶指针，按顺序分配内存。

不足

每次都只能使用半个区的内存。

重点

现在的商业虚拟机都采用复制算法回收新生代。
新生代98%的对象都是朝生夕死的，所以不需要1：1比例划分内存空间。
分为一个Eden区，两个survivor区
HotSpot默认内存 8：1 比例，只有10%内存被浪费。
Survivor区不够用老年代。

3 标记-整理算法

Mark-Compact

 

原理

如果复制算法不想浪费50%的内存空间，就要有额外的空间担保Survivor区。用来应对所有对象都存活的情况。
所以老年代不能用复制算法。

流程

先标记，然后不直接清理，而是所有存活对象向一端移动。清理掉端边界以外的内存。

 

 

四、分代收集算法

Generational Collection

 

五、HotSpot 算法实现

 

枚举根节点

可达性分析

GC Root:全局性引用（常量、类静态属性）、执行上下文（栈帧的本地变量表）
GC停顿：分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行。所以GC时必须停顿所有Java线程。

 

准确式GC

不需要检查所有的执行上下文和全局的引用位置。
HotSpot使用OopMap在类加载完成时，计算对象内什么偏移量是什么类型。JIT编译过程中记录栈和寄存器哪些位置是哪些引用。

 

安全点

不为所有指令都生成OopMap（占用空间大），只在特定的位置生成--安全点（Safe Point）

安全点选定标准

是否具有让程序长时间执行的特征--指令复用，如方法调用、循环跳转、异常跳转。

所有线程都跑到安全点停顿（不包括JNI线程）

抢先式中断(Preemptive Suspension)

- 线程先全部中断，有不在安全点上的就恢复，跑到安全点上再中断。
- 现在没有虚拟机这么实现。

主动式中断(Voluntary Suspension)

- 设置一个标志，在轮询标志的时候发现标志是真就挂起。
- 轮询标志的位置：SafePoint；创建对象需要分配内存的位置。

安全区

 

背景

1. 没有分配CPU时间的时候执行不到安全点。
2. 线程处于Sleep或Blocked状态

原理

1. 一段代码片段中，引用关系不会发生变化，在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的。
2. 线程进入Safe Region时标识自己进入SafeRegion

 

六、垃圾收集器

新生代垃圾收集器

Serial

ParNew

Parallel Scavenge

 

老年代垃圾收集器

Serial Old

Parallel Old

CMS(Consurrent Mark Sweep)

G1(Garbage First)