简单的梳理JVM（四）——GC回收回收机制

目录

• 概述
• 一、GC回收流程
• 二、对象存活判断
  • 1.引用计数
  • 2.可达性分析
  • 3.举个栗子
  • 4.GC Roots包括：
• 三、GC垃圾回收算法
  • 1.标记 -清除算法
  • 2.复制算法
  • 3.标记压缩算法
• 四、GC收集器
  • 1.Serial （-XX:+UseSerialGC）
  • 2.ParNew（-XX:+UseParNewGC）
  • 3.Parallel Scavenge（-XX:+UseParallelGC）
  • 4.Serial Old（-XX:+UseSerialOldGC）
  • 5.CMS（重点）（-XX:+UseConcMarkSweepGC）
  • Parallel Old（-XX:+UseParallelOldGC）
  • G1
• 总结

概述

       垃圾收集 Garbage Collection 通常被称为“GC”，它诞生于1960年 MIT 的 Lisp 语言，经过半个多世纪，目前已经十分成熟了。

        JVM中，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈都是随线程而生随线程而灭，栈帧随着方法的进入和退出做入栈和出栈操作，实现了自动的内存清理，因此，我们的内存垃圾回收主要集中于 java 堆和方法区中，在程序运行期间，这部分内存的分配和使用都是动态的。

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一、GC回收流程

• 对内存中的对象判断是否有存活
• 通过收集器对非存活的对象，进行GC清理。

二、对象存活判断

1.引用计数

判断方式：

• 每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。

存在问题：

• 此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。

2.可达性分析

判断流程：

• 从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。不可达对象。

3.举个栗子

场景：

A 对象中引用了B对象，而B对象引用了C对象，C 中有引用了D对象，D中引用了B对象。

引用计数
当A对象没有引用时，清理了A对象，而B，C，D循环引用，则无法判断清理。

可达性分析
整个调用链就是 A——>B——>C——>D——>B 。整个路径的GC Root 就是A ，当A失效时，GC就会同时清理掉A，B，C，D 。

4.GC Roots包括：

• 虚拟机栈中引用的对象。
• 方法区中类静态属性实体引用的对象。
• 方法区中常量引用的对象。
• 本地方法栈中JNI引用的对象。
• 简单来说，也就是当对象出现为以上情况时，可以认为对象是存活的，不进行清理回收。否则，需要调用GC进行回收。

三、GC垃圾回收算法

1.标记 -清除算法

1. 对内存中的对象进行可行分析，对判断可达的对象标记。
2. 完成标记后，对未标记的（非可达对象）清理。

存在问题：

• 标记和清除的效率不高。
• 标记清除后，hui会产生很多不连续的空间碎片，导致后续分配大内存对象时，需要再次触发GC回收动作。

2.复制算法

1. 把内存按照容量划分为大小相等的两块。
2. 每次只使用其中一块，在快要使用完之前，把当前这块中存活的对象复制到另一块中.
3. 然后把当前这块全部清理掉。

特点：

• 简单高效

主要问题：

• 内存减半，以及会对长期存活的对象，来回复制，降低效率。

3.标记压缩算法

1. 对内存中对象进行标记，但不会立马处理。
2. 把标记的对象移动到内存某一端。
3. 清理边界之外的内存。

优点：

• 解决标记-清理算法的问题(标记清除后，hui会产生很多不连续的空间碎片，导致无法分配大内存对象)

四、GC收集器

1.Serial （-XX:+UseSerialGC）

算法使用:

• 新生代复制算法
• 老年代标记压缩算法

实现流程：

1. 单线程去收集不可达的对象
2. 停止所有工作线程
3. 清理不可达对象
4. 恢复程序正常执行

2.ParNew（-XX:+UseParNewGC）

算法使用:

• 新生代复制算法
• 老年代标记压缩算法

实现流程：

1. 多线程收集不可达对象
2. 停止所有工作线程
3. 多线程清理不可达对象
4. 恢复正常工作线程

参数控制：

• -XX:+UseParNewGC ParNew收集器
• -XX:ParallelGCThreads 限制线程数量

3.Parallel Scavenge（-XX:+UseParallelGC）

• 与ParNew收集器类似，但提供了参数可以自适应的调节策略，提高收集器的吞吐量。虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调整这些参数以提供最合适的停顿时间或最大的吞吐量；

算法使用:

• 新生代复制算法
• 老年代标记压缩算法

实现流程：

1. 多线程收集不可达对象
2. 自适应的调节策略，选择合适的时间，停止所有工作线程
3. 多线程清理不可达对象
4. 恢复正常工作线程

参数控制：

• -XX:+UseParallelGC
• -XX：MaxGCPauseMillis 垃圾回收器最大停顿时间
• -XX:GCTimeRatio 吞吐量大小(0,100)默认最大99 吞吐量：（用户执行时间）/(GC暂停时间+用户执行时间)

4.Serial Old（-XX:+UseSerialOldGC）

• Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记－整理”算法。这个收集器是在JDK
  1.6中才开始提供

参数控制：

• -XX:+UseParallelOldGC 使用Parallel收集器+ 老年代并行

5.CMS（重点）（-XX:+UseConcMarkSweepGC）

一种以获取最短回收停顿时间为目的的收集器。

过程步骤：

1. 初始标记：仅仅标记GC ROOT能直接关联到的对象，对象往下关联的对象是不标记的。特点：会有STW,速度很快。
2. 并发标记：与用户线程并行执行，对被GC ROOT直接标记的对象，向下进行标记处理。特点：无STW停顿，并发执行。
3. 重新标记：修正在并发标记期间，因用户程序执行运作导致的产生变动的一部分需要标记清理对象，进行标记。特点：会有STW，但时间不长
4. 并发清除：并行用户线程，执行回收处理。特点：无STW停顿，并发执行。

优点：

• 并发收集、低停顿

缺点：

• 产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

参数控制：

• -XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS收集器
• -XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection Full GC后，进行一次碎片整理；整理过程是独占的，会引起停顿时间变长
• -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction 设置进行几次Full GC后，进行一次碎片整理
• -XX:ParallelCMSThreads 设定CMS的线程数量（一般情况约等于可用CPU数量）

Parallel Old（-XX:+UseParallelOldGC）

• ​ Parallel Old收集器是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用"标记-整理"算法，多核,自适应调整。
• 这个收集器是在JDK1.6版本中出现的，所以在JDK1.6之前，新生代的Parallel Scavenge只能和Serial Old这款单线程的老年代收集器配合使用。
• Parallel Old垃圾收集器和Parallel Scavenge收集器一样，也是一款关注吞吐量的垃圾收集器，和Parallel Scavenge收集器一起配合，可以实现对Java堆内存的吞吐量优先的垃圾收集策略。

G1

• 这东西有内容些多，以后新开一篇，仔细理一理。

总结

本章内容主要内容：

1. 理清楚GC回收的流程以及判断依据
2. 弄懂GC的三种回收算法
3. 弄明白每个收集器使用了那些算法，以及各自的优缺点。