Java-垃圾回收

1、 Java GC堆内存分配。

2、晋升年龄（默认是15岁，Hotspot是动态年龄判定，遍历所有对象，按照年龄从小到大对其占用的大小进行累积，当累积到某个年龄超过了survivor的50%取这个年龄为晋升阈值。）

 

 

GCRoot对象

1、虚拟机方法栈（栈帧中的本地变量表）中的引用变量。

2、本地方法栈中的引用变量。

3、方法区中静态属性的引用对象。

4、方法区中常量引用的对象。

5、所有被同步锁持有的对象。

 方法区中存储了：1、类信息（包括了JVM加载类型：类class、接口interface、枚举enum）、直接父类的完整有效名称、类型修饰符2、成员变量信息3、静态变量4、运行时常量池：各种字面量和类型等引用。

 加入eden和from都有对象，那么将这两个地方的对象都复制到to区，然后交换from和to。

 

GC规模

1、MinorGC发生在新生代的垃圾回收，暂停时间短

2、MixedGC新生代+老年代部分区域的垃圾回收，G1收集器特有

3、FullGC新生代+老年代 完整垃圾回收，暂停时间长，尽力避免

 

 

 

1.1对象优先在eden区分配

大多数情况下，对象在新生代中eden区分配，当eden没有足够多空间分配的时候，虚拟机将发起一次MinorGC

 

针对HotSpotVM的实现，里面的GC主要分为两大种：

部分收集（PartialGC）

　　1、新生代收集（MinorGC/Younggc）：只对新生代进行垃圾收集 

　　2、老年代收集（MajorGC/OldGC）：只对老年代进行垃圾回收，需要注意的是MajorGC在有语境中也用于指代整堆收集

　　3、混合收集（MixedGC）：对整个新生代和部分老年代进行垃圾收集

整堆收集(Full GC):对整个JAVA堆和方法区收集。

 ConcurrentMarkSweepGC(CMS)

1、old并发标记，重新标记时需要STW,并发清除

2、failback full gc 

3、缺点会有内存碎片

4、注重响应时间

 

二、垃圾回收器

 

 

7种垃圾收集器与垃圾分代之间的关系

 

 

 

 

 

 

 

Parallel GC（吞吐量优先 ）

1、eden内存不足发生MinorGC，标记复制STW（不会有碎片）

2、old内存不足发生FullGC，标记整理STW（不会有碎片），暂停时间更长，因为要完整的回收。  

3、注重吞吐量。（比如消息队列的消息传过来后涉及大量的计算，而不是立即与用户做交互，工资支付，科学计算等）

 

在吞吐量优先的场景，paralle收集器与parallelold收集器的组合，在server模式下内存回收性能不错。二者是相互激活的  

可以设置的参数

最大停止时间、使用自适应调优策略。

 

 互联网请求尽量不要暂停。

大量计算响应时间，响应时间久一点，但是整体上时间短就行。

 

 

 JDK8 默认使用的是Parallel Scavenge

 

垃圾回收器：

ConcurrentMarkSweep GC （CMS）（用的三色标记算法 黑灰白，标记两次，因为在第一次标记的完后，用户线程可能更改引用，然后进行第二次标记，第二次标记不会被清理，只有第二次cms才会清理）

1、old并发标记，重新标记时需要STW，并发清除 （会存在内存碎片）

2、Failback full gc

3、注重响应时间。 并发导致线程去做垃圾对象标记，所以吞吐量会变低。 

 

 

弊端：

 并发标记的时候，用户线程将有些标记为黑色的对象，变成灰色，但是下次重新标记会不扫描他们，导致产生浮动垃圾。

 

 

参数使用  手动指定cms收集器，  -XX:+useConcMarkSweepGC、设置CMS线程数。

 

 

jdk9以后  G1GC（以后默认的垃圾回收器，在保证吞吐量优先的情况下，降低停顿时间）

局部是复制算法，在整体是标记整理算法。

优势：

1、并行和并发

2、 

3、

 

 1、并发与并行：在多核环境下能够使用多个CPU来缩短STW的停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿java线程，执行GC动作，G1收集器仍然可以通过并发方式让java继续执行。

 2、分代收集：虽然G1可以不需要其他收集器就能独立管理整个GC堆，但是还是保留了分代回收

 3、空间整合：与CMS的“标记-清理”算法不同，G1从整体来看是基于“标记-整理”算法实现的收集器。从局部看是标记复制

 4、可预测的停顿：G1的优势，降低停顿时间是CMS和G1共同关注的，但G1追求停顿的外，还可以建立可预测的时间模型，使使用者明确指定长度M毫秒时间内。

垃圾回收步骤：

　　1、初始标记

　　2、并发回收

　　3、最终标记

　　4、筛选回收

　　G1收集器在后台维护了一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优选选择回收价值最大的Region。这种Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限时间内尽可能收集更多内存。

 

 

 

 

 优势：

  

 

 eden区回收复制到Survivor区 

 

 从经验来说，小内存应用上CMS的表现大概率会高于G1,G1在大内存应用上发挥起优势。 

CMS需要额外的空间，额外负载，rset来记忆，避免全局扫描。

 

 

G1回收期场景操作步骤
1、开启G1垃圾收集器

2、设置堆的最大内存

3、设置最大的停顿时间

 

回收过程：

1、年轻代GC minor gc

2、老年代并发标记 

3、混合回收mixed gc（全部新生代和部分老年代，部分老年代根据回收价值绝对那个先回收）

如果需要针对GC评估失败，提供一种失败保护机制，即强力回收。

 

 

G1垃圾回收期具体过程：

1、

 

2、

 

 

 

 

 

 

1、响应时间与吞吐量兼顾

2、划分多个区域每个区域可以充当eden survivor humongous

3、新生代回收：eden内存不足，标记复制 stw

4、并发标记：old并发标记，重新标记需要stw

5、混合收集：并发标记完成，开始混合收集，参与复制的eden、survivor、old，其中old会根据暂停时间目标，选择回收价值高的区域，复制时STW

6、failback full gc

 

 

Serial回收器：串行回收

最基本最老的收集器。采用的复制算法、串行回收和stw机制进行内存回收。

 

 

 总结：

这种垃圾收集器，现在不用串行的了，而且在限定单核cpu才可以用，对于交互性强的应用而言，这种垃圾收集器是不能接收的。一般在javaweb应用程序中是不会采用串行垃圾收集器的。

 

ParNew回收期

除了收集器采用的是并行回收的方式以外，两款垃圾收集器几乎没有任何区别。parnew同样也是采用复制算法，“stop the world”机制

parnew 是很多jvm运行在server模式下新生代的默认垃圾收集器。

 

 

 

 

 

 

 

小结：

如果想要最小化地使用内存和并行开销，选Serial GC；

如果想要最大化地应用程序，选Parallel GC

如果想要最小化GC中断或者停顿时间，选CMS GC

 

判断对象死亡：

1.1引用计数法：（目前基本不用了）

如果对象有引用就不是死亡，但是会出现循环引用的现象。回收不了

1.2可达性分析算法

基本思想：通过一系列的GCRoots的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots每页任何引用链引用的话，则需要回收

那些对象可以作为GC Roots呢？

1、虚拟机栈（栈帧的本地变量表）中的引用对象。

2、本地方法栈（Native 方法）中引用的对象

3、方法区中类静态属性引用的对象

4、方法区中常量引用的对象

5、所有被同步锁持有的对象

 

三、对象可以被回收，就一定可以被回收吗？

即使在可达性分析法中不可达的对象，也并非是非死不可的，因为可能处于缓刑状态，真正宣告一个对象死亡，

至少要经历两次标记过程；可达性分析法中不可达的对象被第一次标记并且进行筛选，筛选的条件是次对象是是否有必要

执行finalize的方法。当对象没有覆盖finalize方法，或者finalize方法已经被虚拟机调用过的时候，虚拟机将这两种情况视为没有必要执行。

 

被判定为需要执行的对象将会被放在一个队列中进行第二次标记，除非这个对象与引用链上的任何一个对象建立了联系，否则就会真的被回收。

finalize方法弊端（每个类都有finalizer，它不能被直接调用，而被jvm在适当的时候调用，作为一种收尾机制）：

1、行为不稳定

2、降低性能

3、可移植性低

（使用finalizer最严重的缺点是不能保证被执行，一个对象变得不可达开始，一直到该对象被jvm终结，过程中时间是未知的。当一个类提供了finalizer，会查看finalizer队列是否很多实例等待被终结。

     

 

面试题：说说GC和分代回收算法

GC目的在与实现无用对象内存自动释放，减少内存碎片、加快分配速度。

GC要点：

1、回收区域是堆内存，不包括虚拟机栈，在方法调用结束会自动释放方法占用的内存

2、判断无用对象，使用可达性分析算法，三色标记法标记存活对象，回收未标记的对象

3、GC具体的实现称为垃圾回收器(G1,CMS,PC）

4、GC大都采用分代回收思想，理论依据大部分朝生夕灭，用完立刻就会回收，另有少部分对象会长时间存活，

每次很难回收，根据这类对象特性分为新生代和老年代，不同区域回收策略不同。

5、根据GC规模可以分为MinorGC,MixedGC,Full GC(老年代不足）

 

 

三色标记与并发漏标问题

1、用三种颜色记录对象的标记状态

1.1 黑色-已标记（沿着根对象的引用链找到了这个对象，并且这个对象内部其他引用都处理完了）

1.2 灰色-标记中（沿着根对象的引用链找到了这个对象，但是这个对象内部其他引用未被处理）

1.3 白色-未被标记（未被处理）

 

 三色标记与并发漏标问题

产生漏标问题-记录标记过程中的变化

 

 

 解决方案：

1、increment update

　　1.1只要发生了赋值，被赋值的对象就 会被记录（变为灰色）

2、Snapshot at the beginning satb

　　2.1新对象会被记录

　　2.2被删除引用关系的对象也会被记录

 

 

评估GC的性能指标

 

1、吞吐量 a/(a+b)

2、垃圾收集开销：b/(a+b)

3、暂停时间：执行垃圾收集时，程序工作被暂停的时间。

4、收集频率：相对于应用程序执行，收集操作发生的频率。 (频率低可能会造成暂停时间长，频率高，暂停时间短）

5、内存占用：Java堆区所占的内存大小

6、快速：一个对象从诞生到回收经历的时间。

标记的这个三个构成了“不可能三角”。

主要关注（吞吐量、暂停时间）

高吞吐量的应用程序有更长的时间基准，快速响应是不必考虑的。

 

 

垃圾回收器总结：

 

 Serial=>parallel并行=>cms（并发）=>G1=>ZGC