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GC垃圾回收

news 来源：原创 2024/5/18 18:50:28

1：GC

回收区域：堆和方法区(线程共享的区域存在垃圾回收，线程私有的区域不存在垃圾回收)

栈是线程销毁才会回收，栈帧是某次方法调用后返回才销毁(自动回收，无需GC)

Java语言不用程序员自己分配内存，也不需要自己回收内存，原因就是JVM中实现的垃圾回收机制(自动回收)

方法区：保存静态变量和类信息，很少回收，比如老版本的JVM就不会回收方法区，所有会产生内存泄漏

堆：回收的主要区域

发生GC的时间：对象进入老年代或者新生代，如果该区域空间不足则会触发该区域的GC。

新生代GC：minorGC，采取复制算法，效率比较高

老年代GC：majorGC，标记清除算法，标记整理算法，效率比较差

1：死亡对象的判断算法

1：引用计数算法

给对象增加一个引用计数器，当有一个地方引用它，则+1，当引用失效-1，任何时刻当计数器为0则不能在被引用，即对象已死，变成垃圾。

JVM没有采取这种方式，无法计算循环引用问题

2：可达性分析算法

GC Roots：垃圾回收要检查的根节点

引用链：某个对象到GC Roots的路径，对象间的引用关系表现出的连接关系

不可达对象：一个对象到GC Roots是不可达的，就是一个垃圾

2：垃圾回收算法

1：老年代回收算法-----标记清除算法

流程：先将需要回收的对象一个一个进行标记，再对标记的对象一个一个进行删除

效率问题：效率不高，标记和回收时需要进行遍历

空间问题：回收后产生大量不连续的内存空间，内存碎片

2：新生代回收算法-----复制算法

流程：将内存区域划分为两个大小相等的空间，在回收时，将存活的对象复制到另外一块未使用的内存空间中，清除之前使用的空间

使用场景：大多数对象具有朝生夕死的特性(很多方法调用，使用局部变量等于new的对象，方法执行结束这些对象即可回收)，新生代对象符合朝生夕死的对象

空间问题：空间利用率只有50%

新生代回收算法的改进：

JVM中新生代的回收算法是基于复制算法的优化版本，因为新生代的对象很多都是朝生夕死的，所以并不需要按照1:1划分内存，而是将新生代分为较大的Eden(伊甸园)和两块较小的Survivor(幸存者)空间，ES比为8:1，空间利用率达到90%。每次只使用伊甸区和其中一块幸存区，称为from区，另一个幸存区称为to区。回收时，将from区存活的对象复制到to区，再清理from区。如果一个对象再两个存活区交换15次，则会放入到老年代。

3：老年代回收算法-----标记-整理算法

流程：标记存活对象，将存活对象往一侧移动，然后清除端边界另外一半的空间

4：分代算法

流程：JVM采取的算法，本质上没有具体算法实现，只是通过区域划分，实现不同区域的不同垃圾回收策略

将内存(堆)划分为新生代，一个E区，两个S区，以及老年代。

针对新生代采取改进的复制算法，老年代使用标记清除或者标记整理算法。

新生代和新生代：

一般创建的对象放入新生代，但是大对象(对象占据的空间超出JVM设置的阈值)创建后进入老年代。新生代中连续交互15次的对象。新生代GC时，分配担保失败的对象(8+1中存活的对象放到另外一个1中，如果放不下则放入老年代)

3：垃圾回收器

新生代收集器：

Serial
ParNew
Parallel Scavenge

老年代收集器：

Serial Old
Parallel Old
CMS

全堆收集器：

垃圾回收线程：守护线程，可并行执行，用户线程可以和垃圾回收线程并发执行或者等待(STW，Stop the world)

吞吐量：执行用户代码时间/(执行用户代码时间+垃圾回收时间)，表达出一个程序的效率好不好

1：CMS垃圾收集器—老年代

Concurrent Mark Swap：并发标记清除

1：老年代收集器

2：标记清除算法

3：用户体验优先，垃圾回收线程和用户现场同时执行，存在局部的STW(少许时间暂停用户线程)

4：并发收集，低停顿

CMS搭配新生代的ParNew收集器，以此给用户更好的体验

收集过程：

初始标记：标记GC Roots能直接关联的对象(这个阶段需要STW)
并发标记：进行GCRoots引用链追踪的过程，搜索引用路径(这个阶段可以和用户线程并发)
重新标记：修正并发标记阶段，和用户线程并发执行时，修复标记产生变动的记录(这个阶段需要STW)
并发清除：并发清除垃圾，和用户线程并发

缺点：

对CPU资源比较敏感(可能产生CPU不足的问题)
无法处理浮动垃圾(是第四阶段时用户线程并发执行时产生的垃圾)
- 需要预留空间给浮动垃圾
- 不知道具体预留空间大小，如果浮动垃圾超出预留空间大小则产生失败 Concurrent Model Failure (并发模式失败)
- 超出预留空间则会再次触发一次老年代的GC，且是Serial Old单线程的收集器回收
标记清除算法本身的空间碎片问题的产生，且可能导致提前触发GC

2：G1垃圾收集器—全堆的垃圾回收器

使用G1收集器时，堆的内存划分：划分为一个一个的region区，动态分配为E区(伊甸)，S区(幸存)，T区(老年)

特性：

全堆收集器
整体看基于标记-整理算法，局部看是基于复制算法
用户体验优先的收集器

新生代回收步骤：回收多个E区和S区，复制存活对象到空的region，再重新定义为S区

老年代回收步骤：

初始标记阶段：标记GC Roots能直接关联的对象(这个阶段需要STW)，可以和新生代GC同时执行
并发标记：进行GCRoots引用链追踪的过程，搜索引用路径(这个阶段可以和用户线程并发)，优先回收(Garbage First)存活率低或者几乎没有存活的region
最终标记阶段：修正并发标记阶段，和用户线程并发执行时，修复标记产生变动的记录(这个阶段需要STW)
筛选回收阶段：筛选存活率低的region，可以和新生代GC同时执行