JVM之GC

如何判断对象已死?

可达性分析算法:
从一系列称为GC Roots的对象作为起点向下搜索,走过的路称为引用链。当GC Roots到某个对象不可达时,会被判定为可回收对象。
在Java中,可以作为GC Roots的对象包括以下几种:
1.虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象。
2.方法区中静态属性引用的对象。
3.方法区中常量引用的对象。
4.本地方法栈中Native方法引用的对象。

一次拯救对象的机会——finalize方法

在finalize()中与任何一个对象建立关联,即可逃脱GC,但是finalize()只执行一次,下次会直接回收。

垃圾收集算法

1.标记-清除算法(Mark-Sweep)
首先标记出要被回收的对象,在标记完成后统一回收所有的被标记对象。
缺点:效率问题和空间问题。标记清除后会产生大量的不连续内存碎片,内存碎片较多可能会导致分配大对象时没有足够的连续空间而不得不触发另一次GC。
2.复制算法(Copying)
将内存划分为相同大小的两块,每次只使用其中一块,当这块内存用完了,就把还存活的对象复制到另一块内存上,把已使用过的内存空间一次性清理掉。
优点:每次只对其中一块进行GC,不用考虑内存碎片问题,实现简单,运行高效。
缺点:内存只用了一半。
3.标记-整理算法(Mark-Compact)
让所有存活对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的所有内存。

stop-the-world

在学习GC之前,你首先应该记住一个单词:“stop-the-world”。Stop-the-world会在任何一种GC算法中发生。Stop-the-world意味着 JVM 因为要执行GC而停止了应用程序的执行。当Stop-the-world发生时,除了GC所需的线程以外,所有线程都处于等待状态,直到GC任务完成。GC优化很多时候就是指减少Stop-the-world发生的时间。

bump-the-pointer 和 TLABs(Thread-Local Allocation Buffers)

Bump-the-pointer技术跟踪在伊甸园空间创建的最后一个对象。这个对象会被放在伊甸园空间的顶部。如果之后再需要创建对象,只需要检查伊甸园空间是否有足够的剩余空间。如果有足够的空间,对象就会被创建在伊甸园空间,并且被放置在顶部。这样以来,每次创建新的对象时,只需要检查最后被创建的对象。这将极大地加快内存分配速度。但是,如果我们在多线程的情况下,事情将截然不同。如果想要以线程安全的方式以多线程在伊甸园空间存储对象,不可避免的需要加锁,而这将极大地的影响性能。
TLABs 是HotSpot虚拟机针对这一问题的解决方案。该方案为每一个线程在eden空间分配一块独享的空间,这样每个线程只访问他们自己的TLAB空间,再与bump-the-pointer技术结合可以在不加锁的情况下分配内存。

垃圾收集器

image.png

Serial收集器

Serial收集器是历史最悠久的收集器。
它是一个采用复制算法的单线程收集器,单线程的意义在于,它在进行GC时会暂停其他所有的工作线程。这对很多应用来说是无法接受的。
虽然Serial收集器有各种问题,但是它依然是Client模式下默认的新生代收集器。

ParNew收集器

Serial的多线程版本,使用多条线程进行垃圾收集,其他和Serial相同。
ParNew的重要意义在于,当老年代采用CMS收集器时,新生代只能用ParNew。

Parallel Scavenge收集器

Parallel也是一个新生代收集器,它与别的收集器的区别在于,它关注的是吞吐量。吞吐量 = 运行用户代码时间 / (运行用户代码时间 + 垃圾收集时间)
几个重要参数:
-XX:MaxGCPauseMillis 最大垃圾收集停顿时间(不是时间越小越好,减少停顿时间的同时会缩小新生代大小,吞吐量降低,得不偿失)
-XX:GCTimeRadio 设置吞吐量大小(吞吐量的倒数,默认值为99,即允许最大1%的GC停顿)
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy GC自适应调节策略 (开启后无需手工指定新生代大小、新生代和老年代比例等参数,只需要指定-Xmx最大堆内存,其他交给JVM自己调节)。
Parallel 无法和CMS收集器配合工作。

Serial Old收集器

Serial的老年代版本,采用标记——整理算法,也是一个单线程收集器。

Parallel Old收集器

Parallel 的老年代版本,采用多线程和标记——整理算法。
新生代用Parallel ,老年代用Parallel Old,吞吐量优先的策略就名副其实了。

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器

CMS收集器是一种以获取最短时间停顿为目标的收集器,基于标记——清除算法。
整个过程分为四个步骤,初始标记===》并发标记===》重新标记===》并发清除。其中初始标记和重新标记仍需要STW。并发标记和并发清除可以和用户线程同时工作。
CMS是一款优秀的收集器,但是仍然有3个明显缺点:
1.对CPU资源非常敏感。
2.无法处理浮动垃圾。浮动垃圾指的是在垃圾收集过程中新产生的垃圾,只能等到下次GC时回收。所以使用CMS时要预留一部分空间用作并发收集。在JDK1.6中这个阈值是92%。如果预留空间无法满足,则启动Serial Old收集器,这样的话停顿时间会很长。
3.标记——清除算法,会产生大量的空间碎片,在一段时间后不得不进行一次带压缩的Full GC。这个时间会比较长。

G1收集器

面向服务端的垃圾收集器
特点:并行与并发:缩短Stop the World停顿时间
分代收集:采用不同方式处理新对象和存活一段时间的对象
空间整合:与CMS的标记---清理算法不同,整体基于标记---整理算法,从局部(两个Region之间)基于复制算法。不会产生空间碎片。
可预测的停顿
初始标记===》并发标记===》最终标记===》筛选回收

内存分配与回收策略

1.对象优先在Eden分配。
2.大对象直接进入老年代。
3.长期存活的对象将进入老年代。
如果对象在Eden中创建且进过第一次Minor GC 后仍然存活,并且能被survivor容纳的话,将被移动到survivor空间中,年龄增加1。对象在Survivor中每熬过一次minor GC,年龄增加1岁,增加到一定程度(默认15岁),将会晋升到老年代中。
4.动态对象年龄判定。
5.空间分配担保。

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