JVM(5)—GC垃圾回收

JVM(5)—GC垃圾回收

Java不需要C语言写析构函数手动释放对象。Java会自动对无用对象进行垃圾回收GC，释放占用的内存空间。

垃圾发现算法

• 什么条件下对象才算是垃圾？

当对象没有任何引用的时候，就代表对象无用了

引用链路断开，后续对象都会标记为垃圾。

• GC怎么知道对象没有引用？

1. 引用计数算法

用计数器记录有多少个对象引用自己，当计数器值为0，表明没有被引用，代表是垃圾。

缺点：无法解决循环引用的情况。堆中对象互相引用。

2. 可达性分析算法（根搜索算法）

从GC Root 出发，有引用的对象对象不可回收，没有引用的标记为垃圾后回收，是JVM默认算法。

GC Root 可以为：栈帧中的局部变量、静态变量、运行时常量池、JNI本地方法调用指针

垃圾回收算法

1. 标记清除算法

先使用可达性分析算法标记，再把标记的清除。

内存不连续，碎片化。

2. 复制算法

将空间分为两块大小相同的区域，先将存活对象从From区复制到To区， 再将From区的对象全部清除。

速度快，无碎片，但浪费了一半的存储空间。

年轻代Minor GC使用。

3. 标记压缩算法

标记垃圾，清除垃圾，对可用对象进行压缩整理。

无碎片，但效率较低。

老年代Full GC使用。

4. 分代收集算法

年轻代与老年代的特性决定。

年轻代空间小，用复制算法浪费的空间就也小。

年轻代对象存活率低，复制算法效率高。

老年代对象存活率高，空间大，所以用标记压缩算法

分代GC垃圾收集器

用来执行垃圾发现与垃圾回收算法。

1. Serial收集器

• 年轻代收集器。

• 单线程GC，效率低。

• 适合单核CPU、小内存（几十mb）场景。

• 已淘汰。

2. ParNew收集器

• 年轻代收集器。
• 多线程GC，效率不错。
• 优先降低SWT时间，但GC会多次。
• 适合多核CPU，n个G内存场景。
• 适合用户交互场景（用户点一下按钮等待时间少）。

3. Parallel Scavenge（PS）收集器

• 年轻代收集器。
• 吞吐率优先考虑（运行用户代码时间/运行用户代码时间+GC垃圾回收时间），所以GC总时间少。
• STW时间较长，GC次数少。
• 多线程GC，效率不错。
• 适合多核CPU。
• 适合后台计算任务。
• 1.8默认年轻代GC收集器。（大多开发服务器，和用户交互不是很多，后台计算任务多）

4. SerialOld收集器

• Serial收集器老年代版本
• 1.8默认老年代收集器
• 单线程GC，效率低
• 适合单核CPU
• 作为CMS备用收集器

5. Parallel Old收集器

• PS收集器老年代版本
• 关注吞吐量
• STW时间较长，GC次数少。
• 多线程GC，效率不错。
• 适合多核CPU。
• 适合后台计算任务。

6. CMS收集器

• 用户线程与GC并行执行，但用户线程CPU效率会降低
• 超短STW，适合几十G内存
• 会产生浮动垃圾
• 会产生标记失败
• 采用的是标记清除算法，产生大量内存碎片，当没空闲内存时会调用SerialOld进行Full GC（标记压缩算法），效率超低。
• JDK14被放弃

初始标记：只标记GCRoot第一层关联的对象。所以此STW时间极短。

浮动垃圾：用户线程和GC线程并行执行时，GC刚刚标记完垃圾后，用户又新产生了垃圾对象，此垃圾对象无法被标记。

标记失败：用户线程和GC线程并行执行时，标记为垃圾的对象又有用户进程对它进行了引用，此垃圾对象不能被回收。

重新标记：对浮动垃圾、标记失败的对象重新标记。扫描的数据量小，所以此STW时间短。

设置GC收集器的组合

# 查看当前GC收集器组合
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
# 设置GC收集器组合
java -jar -XX:UseSerialGC xxx.jar

不分代收集器

1. G1收集器

• 1.9默认GC
• 多线程并发标记，并发回收
• 极短GC时间，单次STW默认最多200ms，有效时间内判断哪一块垃圾比较多，优先争对垃圾多的地方回收。
• 将堆切分无数小的内存区域（物理分区），根据逻辑分代（Eden、Old、Survivor），不物理隔离新生代与老年代
• 物理分区的大小只能为1/2/4/8/16/32mb
• 支持上百G内存

新生代回收Minor GC（复制算法），触发条件：新生代（Eden + Survivor）大小占堆大小的60%。

新生代+老年代回收Mixed GC，触发条件：老年代大小超过堆大小的45%。

初始标记STW：标记GCRoot与第一层的对象。

并发标记：与用户线程并发完成GCRoot引用链，但会产生浮动垃圾与标记失败。

最终标记STW：确认浮动垃圾与标记失败的垃圾。

标记压缩算法回收STW：G1开辟一块最多5%堆空间的内存用于标记压缩的数据交换，回收时在STW200ms内回收10%垃圾最多的区域，回收后检查老年代是否低于堆大小的45%，未达标就再来一遍，最多8遍，8遍还未达标就调用Serial Old进行Full GC。

2. ZGC低延迟收集器
   

• 11出现的实验性GC，只在OracleJDK中使用
• 小于10ms的STW时间
• 也像G1使用分区，但不是固定容量，采取了动态容量，小-2MB，中-32MB，大-动态产生
• 支持T级内存GC
• 彻底不分代，利用“染色指针”实现对象引用。
• 当GC“标记压缩”回收对象时，对象内存指针会发生变化，但不需要STW，可以和用户线程并发运行。

3. Shenandoah低延迟收集器

• 12出现的实验性GC，OpenJDK中使用
• 小于10ms的STW时间
• 彻底不分代，不同与ZGC动态块大小，Shenandoah使用固定块大小装对象
• 支持T级内存GC
• 利用读屏障与“转发指针”实现对象动态引用
• 当GC“标记压缩”回收对象时，对象内存指针会发生变化，但不需要STW，可以和用户线程并发运行。