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标题: 【石家庄校区】浅谈jvm垃圾回收机制 [打印本页]

作者: superhello 时间: 2019-6-30 11:46
标题: 【石家庄校区】浅谈jvm垃圾回收机制

我们都知道jvm虚拟机有垃圾回收机制，但是仔细想一下，我们可以总结出以下三个问题：
一：哪些东西需要回收呢？
二：什么时候回收呢？
三：用什么方式回收呢？
那么弄清上面疑问前，先了解一下jvm的内存分配
jvm 内存可以分栈，本地方法栈，程序计数器、堆和方法区；
其中，我们所听说过的，只有栈，堆和方法区。那么这几个内存的分别是啥？
栈：线程私有，生命周期和线程同步，存放局部变量（基本数据类型，对象的引用），其所需内存大小编译器时候已经确认，故内存分配有确定性；
程序计数器：线程私有，来获取线程下一条执行指令的字节码；
本地方法栈：执行native服务
堆：线程共享内存，动态分配，几乎所有的对象实例都在这里分配内存，管理内存最大的一块；
方法区：线程共享内存，用于存放已经被加载的类的信息、常量、静态变量及编译后的代码等数据；

了解上面jvm内存分配后，那我们就可以回答第一个问题：
总结如下：程序计算器、栈、本地方法栈3个区域的内存随着线程而生，随线程而灭。内存分配大体上在编译期间都已经确认，因此这些区域内存分配和回收都有确定性，故就不需要jvm回收了。方法结束或线程结束时，内存自然跟着回收了。而堆和方法区是动态分配的，只有在程序运行期间才知道哪些对象要建，内存分配和回收是动态的，所以，我们关注的垃圾回收只需要了解此部分就可以了。

那下面我们第二个疑惑：什么时候回收呢？
其实很简单-----就是东西没有人用了，就可以回收了！那怎么判断东西有没有人再用呢？放在jvm中，假设对象没有线程或方法使用，标记此对象 “挂了”，我们直要把“挂掉”的对象回收就好了，现在就要只道哪些对象已经“挂”了呢？

判断对象“挂掉”的方法有下面几种：
第一种算法——引用计数器算法：给对象添加一个引用计数器，当有引用指向它的时候，计数器就加一；当引用失效时候，计数器就减一。任何计数器为0的时候，就不能再被引用了。此方法简单高效但有个缺点就是两个对象互相引用的时候，GC(Garbage Collection，垃圾回收)就没有办法回收此对象了，故很少采用此算法。

第二种算法——  可达性分析算法：目前主流算法，通过可达性分析来判断对象是否活着。其算法思想就是通过GC_root节点作为起始点，往下搜索，搜索走过的路径叫做引用链。当一个对象没有一个GC_ root相连的话，则证明此对象已经没有使用，可以判断可以回收。如下图：object 5,6,7没有GC_root相连，故在回收考虑范围内，但没有直接回收，因为此算法不仅要考虑是否可达，还要考虑另外一个条件：对象的flinalize的方法，其考虑如下：

可达性分析没有GC_root 相链的对象，再考虑其对象是否覆盖了Object的flinalize（）方法
   若没有————直接回收
   若有————就把把这个对象放在fF-Queue队列，由一低优先级线程执行该队列中对象的finalize方法。执行finalize方法完毕后，GC会再次判断该对象是否可达，若不可达，则进行回收，否则，对象“复活”。所以这种方法对象可以自救。

前两个疑惑解决了，现在解决第三个疑惑，用什么办法回收，现在垃圾收集算法下面几种算法：
一：标记-清除算法，先标记好，然后统一回收，清除后产生零碎化内存。
二：复制算法，将可用内存划分为大小相等的两块，每次只使用一块，当这一块内存使用完后，就将还存活的对象复制到另外一块上，然后再把已经用过的内存一次清空。这样每次都对半个内存进行清空，内存分配的时候也不用考虑内存碎片，只要移动栈顶指针就好。压缩清除：为了提升性能，压缩清除会在删除没用的对象后，把所有存活的对象移到一起，这样可以提高分配新对象的效率。
三：分代收集算法，根据对象存活周期，分为新生代和老年代。针对不同的代采用不同的算法：在新生代中，每次垃圾回收时候，都会发现有大批对象死去，只有少量对象存活，就采用复制算法，只要复制少量的对象就能实现收集。而老生代中，对象存活率高，采用标记-清除方法。

这里有五种可以在应用里使用的垃圾回收类型。仅需要使用JVM开关就可以在我们的应用里启用垃圾回收策略。让我们一起来逐一了解：

Serial GC（-XX:+UseSerialGC）：Serial GC使用简单的标记、清除、压缩方法对年轻代和年老代进行垃圾回收，即Minor GC和Major GC。Serial GC在client模式（客户端模式）很有用，比如在简单的独立应用和CPU配置较低的机器。这个模式对占有内存较少的应用很管用。

Parallel GC（-XX:+UseParallelGC）：除了会产生N个线程来进行年轻代的垃圾收集外，Parallel GC和Serial GC几乎一样。这里的N是系统CPU的核数。我们可以使用 -XX:ParallelGCThreads=n 这个JVM选项来控制线程数量。并行垃圾收集器也叫throughput收集器。因为它使用了多CPU加快垃圾回收性能。Parallel GC在进行年老代垃圾收集时使用单线程。

Parallel Old GC（-XX:+UseParallelOldGC）：和Parallel GC一样。不同之处，Parallel Old GC在年轻代垃圾收集和年老代垃圾回收时都使用多线程收集。
并发标记清除（CMS）收集器（-XX:+UseConcMarkSweepGC)：CMS收集器也被称为短暂停顿并发收集器。它是对年老代进行垃圾收集的。CMS收集器通过多线程并发进行垃圾回收，尽量减少垃圾收集造成的停顿。CMS收集器对年轻代进行垃圾回收使用的算法和Parallel收集器一样。这个垃圾收集器适用于不能忍受长时间停顿要求快速响应的应用。可使用 -XX:ParallelCMSThreads=n JVM选项来限制CMS收集器的线程数量。

G1垃圾收集器（-XX:+UseG1GC) G1（Garbage First）：垃圾收集器是在Java 7后才可以使用的特性，它的长远目标时代替CMS收集器。G1收集器是一个并行的、并发的和增量式压缩短暂停顿的垃圾收集器。G1收集器和其他的收集器运行方式不一样，不区分年轻代和年老代空间。它把堆空间划分为多个大小相等的区域。当进行垃圾收集时，它会优先收集存活对象较少的区域，因此叫“Garbage First”。你可以在Oracle Garbage-FIrst收集器文档找到更多详细信息。

以上就是对jvm垃圾回收机制的简单分析，通过上面的分析可以解决了我们上面提到的三个疑，但新的问题又来了，比如一个例子就是：jvm正在打扫，而另一边却在扔垃圾！这应该怎么解决呢，所以推荐一本书《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》，大家不仅可以知道jvm的回收机制，还可以了解jvm的其他特性，为我们以后面试打下良好的基础。

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