Java虚拟机 —— 垃圾回收

时间：2022-12-27 17:39:48

垃圾回收

垃圾回收主要解决三个问题（回收哪些Which，什么时候回收WHEN，如何回收HOW）

一、回收哪些

这三个问题，最主要的还是第一个，Which回收哪些，评断回收还是不回收的标准是看对象是否被引用

引用分为四种：

  • 强引用：一个对象被一个引用所指向。绝对不会被JVM回收的，即使内存不过用
  • 软引用：只有在堆内存不够用的时候才会被回收。使用SoftReference实现
  • 弱引用：弱引用相对于软引用，引用级别更低。只要垃圾回收器启动了回收，就会被回收掉。绝WeakReference实现
  • 虚引用：虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。虚引用对对象本身没有太大影响，必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用

1、引用计数法

如果两个对象相互引用，就不会被回收，当然，GC并没有采用这种算法

2、根搜索算法

从根开始，沿着整个对象图上的每条链接，确定可达的对象，如果对象不可达，则作为垃圾收集
是对（1）的改进，根对象到达某一对象不可达，GC就会对其回收。

public static void main(String[] args) {
        Node n1 = new Node();
        Node n2 = new Node();
        Node n3 = new Node();
        n1.next = n2;
        n3 = n2;
        n2 = null;
    }

Java虚拟机 —— 垃圾回收

二、何时回收，如何回收

这就需要垃圾收集算法来解决，但讲垃圾回收算法之前需要明白一个分代的概念

1、分代的策略

绝大多数的对象不会被长时间引用，这些对象在其Young期间就会被回收
很老的对象和很新的对象之间很少存在相互引用

Java虚拟机 —— 垃圾回收

Young代

大部分垃圾回收器对Young代都采用复制算法，为什么？因为Young代处于可达的对象数量少，所以复制成本不大
Young代由一个Eden区和2个Survivor区构成。绝大多数对象先分配到Eden区中，Survivor区中的对象都至少经历过一次垃圾回收
为什么要有2个Survivor区，是因为其中一个Survivor是空的，来存放Young代的对象。最后会清空Eden区和第一个Survivor区
思考：Survivor的大小设置的变化会产生什么影响

Old代

Young代的对象经过多次垃圾回收依然没有被回收，就会被转移到Old代
随着时间流逝，Old代的对象会越来越多，因此Old代的空间要与Young代的空间大
Old代的垃圾回收的两个特征：Old代垃圾回收的执行频率不需要太高，因为死的少。每次回收需要更长的时间来完成（如何理解，因为对象多吧）
垃圾回收通常会采用标记压缩算法。因为对象不会很快死亡，也不会大量产生内存碎片

Permanent代

主要用于装载Class、方法等信息
垃圾回收机制通常不会回收这一代的对象。
服务器程序通常会加载很多类，需要加大Permanent代内存。
OutOfMemoryError：PermGen space错误

2、垃圾回收算法

标记-清除算法

标记所有需要回收的对象，标记完成后，统一回收所有被标记的对象，
不足之处，标记和清除的效率不高，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片

复制算法

为了解决效率问题，将内存分为大小相等的两块，每次使用一块，当这一块内存使用完了之后，将存活的对象放到另一块内存中，然后对原先那一半内存进行回收。实现简单，运行高效，不过代价是将内存缩小一半，代价过高。

标记-整理算法

是对标记清除算法的改进，进行标记好了之后，将存活的对象都向一边移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

分代收集算法

商业虚拟机都采用“分代收集”算法，根据对象的存活周期将内存分为几块，一般是将java堆分成新生代和老年代，如果新生代有很少的存活对象，就用复制算法，老年代有很多存活对象，就用标记-清除或标记-整理算法

HotSpot虚拟机下的垃圾收集器

由于内存中的对象，是按存活周期存放在不同的内存块中的，所以，我们选择不同的算法来针对不同的内存块进行垃圾收集。从而，对于，不同的内存块，我们需要有不同的垃圾收集器。

新生代的垃圾收集器有：Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器

老年代的垃圾收集器有：Serial Old收集器、Parallel Old收集器、CMS收集器、G1收集器

Serial收集器/Serial Old收集器

串行，是单线程的，使用“复制”算法。当它工作时，必须暂停其它所有工作线程。特点：简单而高效。一般用于Client模式的JVM中
Serial Old是老年代的单线程收集器，使用标记-整理算法。

ParNew收集器

ParNew收集器，是Serial收集器的多线程版。是运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器。除了Serial收集器外，目前只有它能与CMS收集器配合工作。

Parallel Scavenge收集器

吞吐量优先收集器，吞吐量=程序运行时间/（JVM执行回收时间+程序运行时间），是server模式JVM的默认配置

Parallel Old收集器

老年代的多线程收集器，使用标记-整理算法，吞吐量优先，适合于Parallel Scavenge搭配使用

CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，使用“标记-清除”算法。
回收线程数=（CPU核心数+3）/4
CMS收集器分4个步骤进行垃圾收集工作：
1、初始标记 2、并发标记 3、重新标记 4、并发清除
其中“初始标记”、“重新标记”是需要暂停其它所有工作线程的。

G1收集器

G1（Garbage First）收集器，基于“标记-整理”算法，可以非常精确地控制停顿。
可以不与其他收集器搭配，独立收集新生代和老年代。

三、内存管理技巧

1、尽量使用直接量：String str = "hello"

2、使用StringBuilder和StringBuffer进行字符串连接

3、尽早释放无用对象的引用

Object obj = new Object()；obj = null；这行代码并不能发挥C++中的delete和free作用，其作用仅仅是断开obj 与new Object(）的关联，new Object所占用的内存并没有释放掉。以此来诱发GC对其进行回收。如果是在方法中，其实要考虑两种情况，多数情况下不需要这么写，对象会随着因为方法调用的结束而结束。但如果obj =null之后，还有耗时耗内存的操作的话，就需要这样写。

四、设置Java虚拟机内存的一些参数

  • -Xmx 设置堆内存的最大容量
  • -Xms 设置堆内训初始容量
  • -XX：NewSize = size 设置Young代内存的默认容量
  • -XX：SurvivorRatio = 8 设置Young代中eden/survivor的比例
  • -XX：MaxNewSize = size 设置Young代内存的最大容量
  • -XX：PermSize = size 设置永久代的默认容量
  • -XX：MaxPermSize = size 设置永久代内存的最大容量

五、一次完整的GC流程

从ygc到fgc

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