2.垃圾回收GC

2垃圾回收GC

1.基础理论

1.1对象回收的条件

• 引用计数算法
  • 为对象添加一个引用计数器，当有一个地方引用它时就加一，当一个引用失效时就减一。
  • 但没法解决循环引用问题：A引用B，B引用1。此时引用计数器永远不可为0。
• 可达性分析算法
  • 从GC ROOTS开始寻找，当对象不存在于引用链中时，便为可回收对象。
  • JVM采用的就是这种方式。
  • GC ROOTS：
    • 虚拟机栈的本地变量表中引用的对象
    • 方法区中静态属性引用的对象
    • 方法区中常量引用的对象
    • 本地方法栈中JNI引用的对象
  • 引用的类型
    • 强引用：永远不会回收。
    • 软引用：内存够就不会回收。常用于缓存。
    • 弱引用：存活到下一次回收之前。
    • 虚引用：任何时候都可以被回收。回收时得到一个系统通知。

1.2垃圾回收算法

• 标记清除
  • 先对所有应该被回收的对象进行标记，标记之后统一进行回收。
  • 完全标记与清除效率不高，且产生大量内存碎片，内存不连续不利于大对象的分配。
• 复制
  • 将内存空间分为两部分，每次只是用一部分，当那部分的内存用完时将存活的复制到另一部分上，然后对整个部分进行回收。
  • 内存变为原来的一般，内存代价较高。对象存活率较高时需要复制的太多，效率变低。
  • 解决了内存不连续的问题。
• 标记整理
  • 标记整理同标记清除类似，先对所有被回收的对象进行标记，之后将存活的对象向一端移动，并直接清理掉剩余的部分。
  • 解决了标记整理算法在内存存活率高时的效率问题，且内存效率为100%。
  • 常用于老年代。
• 分代收集
  • 在JVM中一般将堆分为新生代和老年代，新生代中总有大量对象死去因此采用复制算法，而老年代对象存活率高一般采用标记清除和标记整理。

1.3安全点安全区

• 在进行GC的标记时需要暂停所有线程的工作以防止引用发生变化，因此必须设置安全点/区来防止问题的发生。
• OopMap
  • 存储的是GC ROOTS，回收时无需为了寻找GC ROOTS扫描所有位置。
  • 类加载和编译时就到堆中的引用添加到OopMap中。
• 安全点
  • 并非为每一条导致OopMap改变的指令都添加OopMap操作指令。
  • 因此这些添加了OopMap的位置就是安全点。
  • 抢先式中断
    • 将所有线程停止，并让不在安全点的线程执行到安全点再停止。
  • 主动式中断
    • 设置一个中断标志，线程轮询此标志，当所有线程都停止时进行GC标记。
    • 一般采用此种方式。
• 安全区
  • 若有线程当前不处于运行状态时，若此线程暂停在非安全位置，则可能导致问题。
  • 因此只有它在没有进行引用关系变化的安全区内时才可以，并在离开安全区时检测GC标记是否结束。

2.JVM中的垃圾回收

2.1回收区域

• 堆
  • 新生代(Eden、Survivor)，老年代
• 方法区
  • 废弃常量，无用的类(并不是一定有回收功能)
  • 废弃常量
    • 该类的所有实例已被回收
    • 该类的ClassLoader已经被回收
    • 该类对应的Class对象不被引用，且无法在任何地方通过反射访问该类。

2.2内存分配与回收策略

• 内存分配
  • 指针碰撞
    • 堆是规整的，指针指向保存对象的最后地址
  • 空闲列表方式
    • 堆可以是不规整的，列表保存所有的对象。
  • 选择方式
    • 堆是否规整-垃圾收集器是否含有压缩整理功能决定。
      • Serial ParNew等带整理功能的垃圾收集器使用指针碰撞
      • CMS这种Mark-Sweep算法的使用空闲列表
• 优先Eden区
  • 内存不够时进行minor GC
• 大对象直接分配到老年区
• 长期存活的放入老年区
  • 在eden的对象在第一次Minor GC后分配到survivor区
  • 在survivor区的熬过15次Minor GC进入老年代

2.3垃圾回收器

• 新生代

  • Serial	复制算法	单线程	非并发	可配合CMS	Clinent默认
    ParNew	复制算法	多线程	非并发	可配合CMS	Server默认
    Parallel Scanvenge	复制算法	多线程	非并发	不可配合CMS	可控吞吐量

• 老年代

• Serial Old	标记整理	单线程	非并发	可配合Parallel Scanvenge
  Parallel Old	标记整理	多线程	非并发	可配合Parallel Scanvenge
  CMS	标记清除		并发	不可配合Parallel Scanvenge

• CMS

  • CMS垃圾收集步骤：

    • 1.初始标记	stop world	单线程/可调	非并行
      2.并发标记		未知	与用户进程同时并行
      3.重新标记	stop world	多线程	非并行
      4.并发清除		多线程	与用户进程同时并行

  • 初始标记

    • 标记一下GC Roots能直接关联到的对象，速度很快。

  • 并发标记

    • GC Roots Tracing

  • 重新标记

    • 修正并发标记期间，标记变动的对象的标记记录，停顿时间略长于初始标记

• G1

  • 可以收集整个堆的垃圾
  • 分为内存多个region