JVM 垃圾回收

1. 如何判断垃圾可以回收

（1）引用计数算法：引用时，计数+1，引用失效，计数-1，零时回收；缺点是遇到互相引用导致都不为零

（2）可达性分析算法（Java用）：扫描堆中的对象，沿着GC Root对象为起点的引用链看能否找到该对象，如果能则其仍然存活，不能则判定为可回收的对象。

可作为GC Root的对象：栈帧中的局部变量，参数，临时变量；静态变量；常量；同步锁持有对象；Class对象

 

2. 五种引用（由强至弱）

• 强引用：传统的正常引用，只要引用关系还在，就不会被回收
• 软引用：在系统将要内存溢出前，会把这些对象进行二次回收，如果回收后还是没有足够内存，才会抛出内存溢出异常（java.lang.ref.SoftReference）
• 弱引用：当垃圾回收器开始工作时，就会回收弱引用关联的对象
• 虚引用：为一个对象设置虚引用，在该对象被回收是会收到一个系统通知，是否有虚引用不会对其生存时间有影响。虚引用Cleaner，在ByteBuffer对象被回收后，其占用的直接内存地址还在，此时把虚引用Cleaner放到引用队列，执行Unsafe.freeMemory来释放直接内存。
• 终结器引用（补）：当对象被垃圾回收时，把对象加入引用队列（入队等待），之后通过终结器引用找到待回收的对象，调用对象的finalize()方法。注：由于处理引用队列线程优先级很低，所以不推荐用finalize()会回收对象。

 

3. 垃圾回收算法

（1）标记清除：先标记，然后清除，清除时就是把对象的起终地址记入空闲地址队列

优点：速度快　　缺点：产生内存碎片

（2）标记整理：先标记，再把剩余的对象紧凑到一起

优点：解决了外部碎片　　缺点：速度较慢

（3）标记复制：将内存划分出大小相等的两块，其中一块为原始，一块空白，把存活的对象复制到空白区（移动堆指针，按序分配无碎片）

优点：无内存碎片，高效　　缺点：占用太多空间

 

4. 分代回收

 

（1）对象首先分配在Eden区

（2）新生代空间不足时，会触发minor gc，Eden和From中存活的对象被复制到To中，这些对象年龄+1，然后From和To指针交换

（3）Minor gc会阻塞其他用户进程stop the world（因为对象地址在发生改变，不停止其他进程会错误），等垃圾回收结束再恢复运行

（4）当对象寿命超过阈值时，它会晋升到老年代，最大寿命是15

（5）当老年代空间也不足时，会先尝试Minor gc，若空间仍不足，会触发Full gc（标记+整理，较慢），若还不足，会触发out of Memory

 

5. 几种垃圾回收器

（1）串行垃圾回收器：Serial（复制算法）+SerialOld（标记整理算法）

发生垃圾回收时，先让所有线程在一个安全点停止，等待垃圾回收结束以后其他线程继续工作

（2）吞吐量优先回收器（垃圾回收时间占总运行时间比例最小，并行）：Parallel+ParallelOld

MaxGCPauseMillis：设置回收花费总时间尽量不超过该设定值

GCTimeRatio：垃圾收集时间占总时间的比率

（3）响应时间优先垃圾回收器（单次垃圾回收时间最短，并发）：

ParNew+CMS（标记清除）　　垃圾回收和用户进程可以同时进行

 

（4）G1垃圾回收器（在延迟可控的情况下获得尽可能高的吞吐量）

1）G1把堆内存分成若干大小相同的Region，每个Region都可以是Eden，Survivor或Old，通过G1HeapRegionSize可以设置每个Region大小（弱化分代概念，引入分区思想）

2）工作过程（三个流程循环进行）：

a. 新生代回收：和其他垃圾收集器新生代回收一样，Eden->Survivor->Old

b. 新生代回收+并发标记（老年代占用到整堆45%时会开始）

• 初始标记：仅标记GC Root能关联到的对象，有STW但很短
• 并发标记：可以和用户进程并发，扫描整个堆的对象图，耗时长

c. 混合回收（会对E,S,O全面回收）

• 最终标记：短暂STW，标记并发阶段又产生变动的对象
• 筛选回收：暂停用户线程，多线程并行，把存活的Region复制到空的Region，然后把旧的Region清理

3）G1和CMS的新生代回收与Serial和Parallel一样，在老年代收集时，先会触发并发标记到筛选回收的过程，如果并发处理速度小于垃圾生成速度，才会Full gc（STW时间更长）

4）优化：JDK 8u20版本里，所有新分配的字符串放入一个队列，在新生代收集时判断是否有相同字符串，如果有，让他们引用同一个对象

8u40版本中，经过并发标记，如果发现一个类加载器的所有类都不再使用，则卸载所有它加载的类

8u60版本中，如果一个对象大小超过Region一半，则称为巨型对象，G1不会对巨型对象拷贝，且会优先回收巨型对象

 

6. GC调优

（1）由于 Full GC 的成本远高于 Minor GC，因此尽可能将对象分配在新生代，适当通过“-Xmn”命令调节新生代大小，最大限度降低新对象直接进入老年代的情况

（2）新生代空间Xmn不能太大或太小，建议25%-50%

如果小了，新生代会发生频繁的Minor gc，有STW；如果大了，老年代空间会小，发生Full gc概率更大，而且空间大了回收时间会较长

（3）大对象可以考虑放入老年代，否则占用新生代空间，-XX:PretenureSizeThreshold可以设置直接进入老年代的对象大小

（4）-XX:MaxTenuringThreshold 设置对象进入老年代的年龄大小，减少老年代的内存占用，降低Full gc 发生的频率

（5）设置稳定的堆大小，堆大小设置有两个参数：-Xms 初始化堆大小，-Xmx 最大堆大小。

（6）如果满足下面的指标，则一般不需要进行 GC 优化：

• Minor GC 执行时间不到50ms；
• Minor GC 执行不频繁，约10秒一次；
• Full GC 执行时间不到1s；
• Full GC 执行频率不算频繁，不低于10分钟1次。