JVM整理（二）

垃圾回收

1. 如何判断对象可以回收

2. 垃圾回收算法

3. 分代垃圾回收

4. 垃圾回收器

5. 垃圾回收调优

1. 如何判断对象可以回收

1.1引用计数器

如个这个对象被其他对象引用的，那么就+1   。存在问题：循环依赖 

1.2 可达性分析算法

• Java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象
• 扫描堆中的对象，看是否能够沿着 GC Root对象 为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以回收
• 肯定不可能当成垃圾的对象可以作为GC Root

1.3四种引用

1. 强引用

• 只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收

2. 软引用（SoftReference）

• 仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不足时会再次出发垃圾回收，回收软引用对象

• 可以配合引用队列来释放软引用自身

3. 弱引用（WeakReference）

• 仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象

• 可以配合引用队列来释放弱引用自身

4. 虚引用（PhantomReference）

• 必须配合引用队列使用，主要配合 ByteBuffffer 使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存

5. 终结器引用（FinalReference）

• 无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由 Finalizer 线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的 fifinalize方法，第二次 GC 时才能回收被引用对象

2、垃圾回收算法

2.1标记清除（Mark Sweep）

• 速度较快
• 会造成内存碎片

 

 2.2标记整理（Mark Compact）

• 速度慢
• 没有内存碎片

 

 2.3复制（Copy）

• 不会有内存碎片
• 需要双倍的内存空间

3、 分代垃圾回收 

 

 

• 对象首先分配在伊甸园区域
• 新生代空间不足，触发minor gc ，伊甸园和from存活的对象使用copy复制到to中，存活的对象年龄+1并且交换from to
• minor gc 会引发 stop the world(STW)，暂停其它用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行 
• 当对象寿命超过阈值时，会晋升至老年代，最大寿命是15（4bit） 
• 当老年代空间不足，会先尝试触发 minor gc，如果之后空间仍不足，那么触发 full gc，STW的时间更长

 细节：大对象在新生代空间不够的情况下，会直接晋升到老年代

4、垃圾回收器

1.串行

• 单线程
• 对内存较小，适合个人电脑

2.吞吐量优先

• 多线程
• 堆内存较大，多核cpu
• 让单位时间内，STW 的时间最短 0.2 0.2 = 0.4，垃圾回收时间占比最低，这样就称吞吐量高

3.响应时间优先

• 多线程
• 堆内存较大，多核 cpu 
• 尽可能让单次 STW 的时间最短 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 = 0.5 

 4.1串行

 

-XX:+UseSerialGC =         Serial                 +               SerialOld 

                                     新生代复制算法                    老年代标记整理算法

 4.2吞吐量优先 

并行（并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生）

4.3 响应时间优先（CMS）

并发（并发是指两个或多个事件在同一时间间隔发生）

XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~SerialOld

            并发标记清除                        复制算法                 如果并发失败，会退化到串行

             工作在老年代                       工作在新生代     

-XX:ParallelGCThreads=n ~ -XX:ConcGCThreads=threads

        并行垃圾回收器                并发垃圾回收器

-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=percent

         

-XX:+CMSScavengeBeforeRemark

        在重新标记前清理一次新生代

         

初始标记：只标记一些GC Root根对象，STW非常短

并发标记：没有STW

重新标记：有STW 

 

 注：响应时间 优先在并发清理的时候，其他线程在运行时可能又会产生新的垃圾（浮动垃圾），只会在第二次GC才会被清理   

        对整个应用程序的吞吐量有一定影响

4.4 G1（Garbage First）

适用场景

• 同时注重吞吐量（Throughput）和低延迟（Low latency），默认的暂停目标是 200 ms

• 超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的 Region

• 整体上是 标记+整理 算法，两个区域之间是 复制 算法 

 1） G1 垃圾回收阶段

 

 1、Young Collection 

 会STW，就是一个普通的分代垃圾回收

2、Young Collection + CM 

• 在 Young GC 时会进行 GC Root 的初始标记

• 老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会 STW），由下面的 JVM 参数决定

                       -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=percent （默认45%） 

3、Mixed Collection

会对 E、S、O 进行全面垃圾回收

• 最终标记（Remark）会 STW

• 拷贝存活（Evacuation）会 STW

                -XX:MaxGCPauseMillis=ms

有选择的收集老年代，垃圾最多的老年代区

 2）Full GC 

• SerialGC

                  新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

                  老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

• ParallelGC

                   新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

                   老年代内存不足发生的垃圾收集 - full gc

• CMS

                    新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

                    老年代内存不足

• G1

                     新生代内存不足发生的垃圾收集 - minor gc

                     老年代内存不足

 

CMS和G1有两种情况  ：

 G1为例：

老年代内存与整个堆内存占比达到某个阈值，就会触发并发标记和混合收集阶段  

如果垃圾回收速度比产生快，不会触发full gc ，否则触发  

 3）Young Collection 跨代引用

• 新生代回收的跨代引用（老年代引用新生代）问题

• 卡表与 Remembered Set
• 在引用变更时通过 post-write barrier + dirty card queue
• concurrent refinement threads 更新 Remembered Set

在进行对象引用创建时，会有一个查找过程，查找引用是否被其他区域对象所引用若是，则在RSet中标注，也就是脏卡

避免遍历整个老年代去查找新生代的引用

 

 4）Remark

重标记

 5）JDK 8u20 字符串去重 

 

 6）JDK 8u40 并发标记类卸载

所有对象都经过并发标记后，就能知道哪些类不再被使用，当一个类加载器的所有类都不再使用，则卸载它所加载的所有类

 7）JDK 8u60 回收巨型对象