Java 垃圾回收之垃圾回收算法

1、对象被判断为垃圾的标准

没有被其它对象引用

 

2、判断对象是否为垃圾的算法

1）引用计数算法

2）可达性分析算法

 

3、引用计数算法

1） 通过判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收

2）每个对象实例都有一个引用计数器，被引用则+1， 完成引用则-1

3) 任何引用计数为0的对象实例可以被当作垃圾收集

 

4、引用计数算法优缺点

优点： 执行效率高，程序执行受影响较小

缺点： 无法检测出循环引用的情况，导致内存泄露。（如父对象引用子对象，子对象中引用父对象，引用计数永远不可能为0）

 

5、可达性分析算法

通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收。

 

6、什么对象可以作为GC Root对象

1） 虚拟机栈中的引用的对象（栈桢中的本地变量表）

2） 方法区中的常量引用的对象

3）方法区中的类静态属性引用的对象

4）本地方法栈中JNI（Native方法）的引用对象

5）活跃线程的引用对象

 

7、垃圾回收算法

1） 标记-清除算法（Mark and Sweep）

标记： 从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记

清除： 对堆内存从头到尾进行线性遍历，回收不可达对象内存

缺点： 容易造成碎片化

如上图，Sweep后，有三个不连续的内存，如果要分配的对象比较大（比如有占用三个），就无法分配到刚才Sweep的区域。

 

2）复制算法（Copying）（适用对象存活率低的场景）

分为对象面和空闲面

对象在对象面上创建

存活的对象被对象面复制到空闲面

将对象面所有对象内存清除

 

 

 

 

复制算法：

解决碎片化问题

顺序分配内存，简单高效

适用于对象存活率低的场景

 

3） 标记-整理算法（Compacting）

标记： 从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记

清除： 移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。

 

 

4) 分代收集算法（Generational）

垃圾回收算法的组合拳

按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法

目的：提高JVM的回收效率

 

jdk6，jdk7

 

 

 

 Jdk8及其以后的版本

  

 

 

GC的分类

Minor GC

Full GC

 

年轻代： 尽可能快速地收集掉那些生命周期短的对象

Eden区（为什么叫Eden去，伊甸园，人类的起源）

两个Survivor区(from和to)

 

年轻代垃圾回收过程演示

1、假设每个对象的大小是一样的。Eden最多能保存4个对象， S0最多能保存3个，S1最多能保存3个

 

 

2、当Eden被四个对象占满。 就会触发一次Minor GC

 

 

 3、里面还有一块绿色是存活的，就会被复制到其中一块Survivor区。如S0

 

 

4、 之后Eden区被清除，这就是首次Minor GC的过程

 

 

5、接着我们假设Eden区被填满了。此时又会触发一次Minor GC

 

 

6、测试将Eden和S0的存活对象拷贝到S1区。同时对对象的年龄+1。S1从to区变成了from区。S0则从to区变成了from区

 

 

7、拷贝完成后，Eden区和S0区都会被清空。

 

 这样就完成了第二次Minor GC。

 

8、之后假设Eden区又满了。触发第三次Minor GC。这时候假设S1中有一个无用对象，需要被清除。

 

 

9、需要将Eden区和S1区的存活对象拷贝到S0中。同时各自存活对象的年龄+1

 

 

10、拷贝完成后Eden和S1区被清空

 

 周而复始，对象在Survivor区每经过一次Minor GC，其年龄就会被+1，当对象的年龄达到某个值时，（默认是15，也可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold进行调整），这些对象会成为老年代。但这也不是一定的，对与一个要分配较大连续内存的对象，比如Eden区和Survivor都装不下，就会进入老年代。

Minor GC使用复制算法，在进行内存分配时，不需要考虑内存碎片等复杂情况。

 

在分代收集算法中，对象如何晋升到老年代

 经历一定Minor次数依然存活的对象

Survivor区中或Eden区中放不下的对象

新生成的大对象（通过-XX:+PretenuerSizeThreshold 控制大对象的大小）

 

 

常用的调优参数

-XX:SurvivorRatio : Eden和Survivor的比值，默认8:1

-XX:NewRatio: 老年代和年轻代内存大小的比例。 如值为2 新生代是老年代的2倍，即新生代占据内存的1/3  那新生代和老年代总大小是如何决定的，就是-XMX决定

-XX:MaxTenuringThreshold: 对象从年轻代晋升到老年代经过GC次数的最大阈值。

 

老年代： 存放生命周期较长的对象

 

 

 老年代的内存比新生代的内存大，大概的比例一般是2:1

使用算法有：

标记-清理算法

标记-整理算法

 

老年代：Full GC和Major GC

当触发老年代的垃圾回收时，通常会伴随着对新生代的堆内存的回收.这就是所谓的Full GC

Major GC通常是和Full GC是等价的。

Full GC比Minor GC慢，但执行频率低

 

触发Full GC的条件

1、老年代空间不足

2、永久代空间不足（针对JDK 7 以及以前的版本）。这就是为什么用元空间代替永久代的原因，目的是降低Full GC的频率，减少GC的负担，提升效率。

3、CMS GC时出现promotion failed, concurrent mode failure.

4、Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间。

5、调用System.gc()

6、使用RMI来进行远程RPC或管理的JDK应用，每小时执行1次Full GC