標(biāo)簽： JVM

1、什么是可回收對象(垃圾)年柠？


畫圖演示

GC垃圾

• 引用：

  • 強(qiáng)引用：強(qiáng)引用指的是子啊程序代碼中普通存在的，類似Object obj = new Object()這類的引用，只要強(qiáng)引用還在溯壶，垃圾收集器則不會回收掉被引用的對象.

  • 軟引用：軟引用用于描述一些還有用但并非必需的對象。對于軟引用關(guān)聯(lián)著的對象甫男，在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前茸塞，將會把這些對象列進(jìn)回收范圍之中進(jìn)行第二次回收，如果這次回收還沒有足夠的內(nèi)存查剖，才會拋出內(nèi)存溢出異常钾虐，在jdk1.2之后，提供了SoftReference類來實(shí)現(xiàn)軟引用.

  • 弱引用：弱引用也是用于描述非必須對象笋庄，但是它的強(qiáng)度比軟引用更弱一些效扫，被弱引用關(guān)聯(lián)的對象只能生存到下一次垃圾收集發(fā)生之前。當(dāng)垃圾收集器工作時(shí)直砂，無論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠菌仁，都會回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對象，在jdk1.2之后静暂，提供了WeakReference類來實(shí)現(xiàn)弱引用.

  • 虛引用：也稱為幽靈引用济丘、幻影引用，是最弱的一種引用關(guān)系洽蛀，一個(gè)對象是否有虛引用的存在盗冷，不會對其生成時(shí)間構(gòu)成影響，無法通過虛引用來引用對象隅居。為一個(gè)對象設(shè)置虛引用的目的是能在這個(gè)對象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知须揣，jdk1.2提供PhantomReference類來實(shí)現(xiàn)虛引用.

2、GC是如何確定垃圾的驮审？

• 引用計(jì)數(shù)法

  • 算法思路：給對象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器鲫寄，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)，計(jì)數(shù)器值加1疯淫；當(dāng)引用失效時(shí)地来，計(jì)數(shù)器值減1；任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器為0的對象則是不可用的熙掺。

  • 引用計(jì)數(shù)算法（Reference Counting）的實(shí)現(xiàn)簡單未斑，判定效率也很高，但是無法解決循環(huán)引用問題

• 可達(dá)性分析

  • 從roots對象計(jì)算可以達(dá)到的對象

  • 可作為GC Roots的對象包括：

    • 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
    • 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象
    • 方法區(qū)中常量引用的對象
    • 本地方法棧中JNI引用的對象
      
      

  • 算法思路：以GC Roots 對象為起始點(diǎn)适掰，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索（深度搜索）颂碧，搜索所走過的路勁成為引用鏈（Reference Chain）荠列，當(dāng)一個(gè)對象到GCRoots不存在引用鏈（不可達(dá)）時(shí)，則證明此對象是不可用载城，即判定為可回收對象肌似。邏輯圖如下：

可達(dá)性分析

可達(dá)性分析內(nèi)存圖

3、GC算法

• Mark-Sweep標(biāo)記清除:

  • 算法分為標(biāo)記和清除兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對象诉瓦，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對象川队，標(biāo)記過程通過可達(dá)性分析，將不可達(dá)的對象進(jìn)行標(biāo)記判定睬澡。

  • 不足之處：

    • 效率問題固额，標(biāo)記和清除兩個(gè)過程效率都不高
    • 空間問題，標(biāo)記清除之后會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片煞聪，空間碎片太多可能會導(dǎo)致后續(xù)需要分配較大內(nèi)存的對象時(shí)斗躏，無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存，而不得不提前觸發(fā)一次FGC
      
      
      
      

      標(biāo)記清除
      
      
      
• Copying復(fù)制:

  • 將內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊昔脯，每次只使用其中的一塊啄糙，當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對象復(fù)制到另外一塊上面云稚，然后再把使用過的內(nèi)存空間一次清理掉隧饼。常用于新生代 survivor區(qū)的from/to的復(fù)制

  • 優(yōu)點(diǎn)：在內(nèi)存上進(jìn)行復(fù)制效率高，不存在內(nèi)存碎片化問題

  • 缺點(diǎn)：內(nèi)存空間利用率低静陈，算法代價(jià)高燕雁，因此實(shí)際分給新生代中的survivor區(qū)內(nèi)存較小，與Eden區(qū)比例約為8:1:1

    
    
    

    復(fù)制算法

• Mark-Compact標(biāo)記壓縮：

  • 標(biāo)記過程仍然與標(biāo)記-清除算法一樣鲸拥，采用可達(dá)性分析標(biāo)記判定拐格，然后讓所有存活對象都向一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存崩泡。

  • 該算法效率略低于復(fù)制算法禁荒，但內(nèi)存空間利用率高猬膨，常用于老年代GC

標(biāo)記壓縮算法

• 分代收集算法：當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)的垃圾收集都采用分代收集（GenerationalCollection）算法,角撞，該算法根據(jù)對象存活周期的不同將堆內(nèi)存劃分為幾塊：新生代、老年代勃痴，然后根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)腉C算法：

  • 在新生代中谒所，每次GC時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大量對象死去，只有少量存活沛申，則選用復(fù)制算法劣领，只需要付出少量存活對象的復(fù)制成本即可完成GC

  • 在老年代中，對象存活率高铁材、尖淘，沒有額外空間對它進(jìn)行分配擔(dān)保奕锌，則需要使用標(biāo)記-清除算法或者標(biāo)記-壓縮算法（默認(rèn)使用）進(jìn)行GC

4、垃圾收集器：翻譯自官方文檔

• 串行收集器 Serial Collector:

  • 串行收集器使用單個(gè)線程執(zhí)行所有垃圾收集工作村生，這使得它相對高效惊暴，因?yàn)榫€程之間沒有通信開銷。它最適合于單處理器機(jī)器趁桃，因?yàn)樗荒芾枚嗵幚砥饔布苫埃M管對于具有小數(shù)據(jù)集（高達(dá)大約100 MB）的應(yīng)用程序，它可能對多處理器很有用卫病。串行收集器在某些硬件和操作系統(tǒng)配置中默認(rèn)選中油啤，或者可以使用該選項(xiàng)明確啟用-XX:+UseSerialGC。

  • XX:+UseSerialGC

  • 單線程
    
    

• 并行收集器 Paraller Collector：

  • 官方文檔(翻譯)：并行收集器（也稱為吞吐量收集器）并行執(zhí)行次要收集蟀苛，這可以顯著減少垃圾收集開銷益咬。它適用于在多處理器或多線程硬件上運(yùn)行的中型到大型數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序。并行收集器在某些硬件和操作系統(tǒng)配置上默認(rèn)選中帜平，或者可以使用該選項(xiàng)明確啟用-XX:+UseParallelGC础废。

  • 并行壓縮是一個(gè)使并行采集器能夠并行執(zhí)行主要采集的功能。如果沒有并行壓縮罕模，主要集合將使用單個(gè)線程執(zhí)行评腺，這可能會極大地限制可伸縮性。如果-XX:+UseParallelGC指定了選項(xiàng)淑掌，則默認(rèn)啟用并行壓縮蒿讥。關(guān)閉它的選項(xiàng)是-XX:-UseParallelOldGC。

  • 并發(fā)量大抛腕，每次GC時(shí)芋绸，JVM需要停頓
    
    

• 并發(fā)收集器

  • CMS Collector： 此收集器適用于希望縮短垃圾收集暫停時(shí)間并能夠與垃圾收集共享處理器資源的應(yīng)用程序。

    • 停頓時(shí)間短

  • G1： 這種服務(wù)器式垃圾收集器適用于內(nèi)存較大的多處理器機(jī)器担敌。它以高概率滿足垃圾收集暫停時(shí)間目標(biāo)摔敛，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高吞吐量。

    • 停頓短全封，同時(shí)并發(fā)大
      
      
• 并發(fā)開銷：

  • 大多數(shù)并發(fā)收集器交換處理器資源（否則可用于應(yīng)用程序）以縮短主要收集暫停時(shí)間马昙。最明顯的開銷是在收集的并發(fā)部分期間使用一個(gè)或多個(gè)處理器。在N處理器系統(tǒng)上刹悴，并發(fā)部分集合將使用可用處理器的K / N行楞，其中1 <= K <= ceiling { N / 4}。（注意K上的精確選擇和邊界）除了在并行階段使用處理器之外土匀，還會產(chǎn)生額外的開銷以實(shí)現(xiàn)并發(fā)子房。因此，雖然垃圾收集暫停通常比并發(fā)收集器短得多，但應(yīng)用程序吞吐量也往往略低于其他收集器证杭。

  • 在具有多個(gè)處理核心的計(jì)算機(jī)上田度，處理器可用于集合并發(fā)部分中的應(yīng)用程序線程，因此并發(fā)垃圾收集器線程不會“暫徒夥撸”應(yīng)用程序每币。這通常會導(dǎo)致更短的暫停，但是應(yīng)用程序可用的處理器資源也較少琢歇，應(yīng)該會出現(xiàn)一些減速兰怠，特別是在應(yīng)用程序最大限度地使用所有處理內(nèi)核的情況下。隨著N的增加李茫，由于并發(fā)垃圾收集導(dǎo)致的處理器資源減少變得更小揭保，同時(shí)收集的收益也增加。的部分并行模故障在并發(fā)標(biāo)記掃描（CMS）集電極討論了這樣的縮放潛在限制魄宏。

  • 由于至少有一個(gè)處理器用于并發(fā)階段的垃圾收集秸侣，因此并發(fā)收集器通常不會為單處理器（單核）機(jī)器提供任何好處。但是宠互，對于CMS（不是G1）味榛，可以使用單獨(dú)的模式，可以在只有一個(gè)或兩個(gè)處理器的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)低暫停; 看到增量模式在并發(fā)標(biāo)記掃描（CMS）收集器的詳細(xì)信息予跌。此功能在Java SE 8中不推薦使用搏色，并可能在以后的主要版本中刪除。
    
    

• 選擇收集器：除非應(yīng)用程序具有相當(dāng)嚴(yán)格的暫停時(shí)間要求券册，否則請先運(yùn)行您的應(yīng)用程序并允許VM選擇收集器频轿。如有必要，請調(diào)整堆大小以提高性能烁焙。如果性能仍不能達(dá)到您的目標(biāo)航邢，請使用以下指南作為選擇收集器的起點(diǎn)。

  • 如果應(yīng)用程序有一個(gè)小數(shù)據(jù)集（最多大約100MB）骄蝇，那么用選項(xiàng)選擇串行收集器-XX:+UseSerialGC膳殷。

  • 如果應(yīng)用程序?qū)⒃趩蝹€(gè)處理器上運(yùn)行，并且沒有暫停時(shí)間要求九火，則讓VM選擇收集器赚窃，或者使用該選項(xiàng)選擇串行收集器-XX:+UseSerialGC。

  • 如果（a）峰值應(yīng)用程序性能是第一優(yōu)先級并且（b）沒有暫停時(shí)間要求或暫停1秒或更長時(shí)間是可接受的吃既，則讓VM選擇收集器考榨，或者選擇并行收集器-XX:+UseParallelGC。

  • 如果響應(yīng)時(shí)間比整體吞吐量更重要鹦倚，并且垃圾收集暫停時(shí)間必須短于大約1秒，那么使用-XX:+UseConcMarkSweepGC或選擇并發(fā)收集器-XX:+UseG1GC冀惭。

  • 如果推薦的收集器無法達(dá)到所需的性能震叙，請首先嘗試調(diào)整堆和代的大小以達(dá)到所需的目標(biāo)掀鹅。如果性能仍然不足，請嘗試使用其他收集器：使用并發(fā)收集器來減少暫停時(shí)間媒楼，并使用并行收集器來提高多處理器硬件的整體吞吐量乐尊。

參考資料：
1.《深入理解Java虛擬機(jī)》
2.官方文檔