Java 垃圾收集与内存回收

Posted 2020-08-06 lipeil

垃圾收集（Garbage collection, GC）

收集原理：

1、引用计数算法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加一；引用实效，就减一；它的问题是无法解决循环引用。

2、可达性分析算法：以一系列被称为‘GC Roots’的对象为起点，像下搜索，能到达的对象为可用，否则为不可用。
GC Roots对象包括：
虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
方法区中类静态属性引用的对象。
方法区中常量引用的对象
本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

 

finalize方法

1、如果一个对象没有覆盖finalize方法，当对象被回收打时候，不会执行；
2、如果有覆盖，但是这个对象之前已经执行过一次这个方法，当对象被回收的时候，也不会执行；
3、GC时，回收掉一个对象，如果它有覆盖finalize方法，并且之前没有被调用过，并不马上销毁它，而是将它移到F－Quene队列，并又虚拟机启动一个优先级低的Finalizer线程执行它，但是并不保证
等待它结束。

 

GC算法：

1、标记－清除算法（Mark Sweep）：
先标记不可达队对象，然后统一清除；
不足是会产生内存碎片；而且效率也不高

2、复制算法：
将内存2等分，当一份快用完时，将可达对对象复制到另一份，然后清空当前对象。
优点是效率高，确定是内存利用率低。

3、标记整理算法：
先标记可达的、不可达的对象，然后将可达的内存前移，最后直接清理掉后面的对象。

4、分代收集算法：
将内存划分为几块，然后根据每块的特点选择不同的算法。例如：新生代、老年代；

 

安全点、安全区域：

目前所有的GC回收时，都需要暂停用户线程，但是用户线程并不是在每一个地方都能够被GC线程暂停。目前采用的策略是，GC发出一个中断型号，用户线程每在到达安全点点时候，去读这个状态，决定是否
暂停。
上述策略解决不了，在中断信号发出之前用户线程已经进入了挂起或者等待状态（此时不在安全点）；所以提出安全区点概念；
安全区：
指一段区域的代码段，引用不会发生变化。
线程在进入安全区点时候，会标记自己已经进入了安全区，此时如果发起GC，可以不用理会。如果线程离开安全区时，GC已经完成GC Roots对象的枚举，哪线程继续执行，否则需等待枚举完成。

收集器：

1、初生代收集器：
Serial：单线程的，并且会STOP THE WORLD，STW，即在GC到时候会停止其他用户线程；采用复制算法

ParNew：多线程的，线程数和CPU数相同，其他和Serial相似；

Parallel Scavenge：与ParNew 相似，其目标是达到可控的吞吐量（Throughput），吞吐量就是CPU用于用户线程的时间／CPU的总多时间；但是它不关注停顿时间。

2、老年代收集器：
Serial Old：Serial 的老年版；同样是采用单线程收集器；采用标记－整理算法；另外一个用途是作为CMS收集器的备案；

Parallel Old：Parallel Scavenge的老年班；

CMS（Concurrent Mark Sweep）：使用标记－清除算法；以最短回收停顿时间为目标的收集器；将回收分为4各步骤：
a、初始标记：需要STW用户线程
b、并发标记：可以和用户线程并发执行，比如有4各用户线程，4个CPU这个时候GC线程也会和用户线程轮流使用CPU。没有阻塞，即为并发。并行指同时运行。
c、重新标记：需要STW
d、并发清除：可以并发

G1收集器：目前在低停顿时间上已经可以和CMS媲美，在低吞吐量上面没有表现的更加优秀。

 

总结：目前主流的虚拟机都是使用分代回收的机制；
1、新生代和老年代可采用不同的收集器，互相配合完成回收任务，虚拟机可以使用参数配置具体采用那种垃圾回收组合
2、将堆分为新生代和老年代，新生代又分为一个Eden区，2个Survivor区，其中通常Eden ／ Survivor ＝ 8， 也可以使用参数配置。
3、通常新生代使用一个Eden、一个Survivor，回收时，将可达对象copy到另外一个Survivor；如果不够，就移动到老年代，如果再不够就启动Full GC，还是不够就OOM
4、大对象（新生代放不了，或者超过了设置的值）或者长期（4bit，默认15次GC，或者自定义的）存活对象被移入年老代；
5、android 采用的可能是CMS策略变种。