GVM垃圾回收器

GVM 垃圾收集器
Java 堆中存放着几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对堆进行回收之前,首先要
确定对象是否活着,这里有几种常用的方法。
引用计数算法
给对象中添加一个引用计数器,每当一个地方引用它时,计数器+1,;当应用失
效时,计数器-1;任何时刻计数器为 0 时,对象就是不可能再被使用的。
应用计数算法实现简单,判定效率高,在大部分情况下是一个不错的算法。但是, Java 虚拟机里并没有使用该算法,其主要原因是它很难解决对象之间相互循环引
用的问题。
可达性分析算法
在 Java 等主流实现中,都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活的。这个
算法通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,
搜索所走过的路径称为引用链,当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,则证明这个对象是不可用的。
在 Java 语言中,GC Roots 的对象包括以下几种:

虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象。 
方法区中类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(即一般说的 Native 方法)引用的对象。 

垃圾收集算法标记-清除算法
标记-清除(Mark-Sweep)算法是最基础的收集算法,算法分为“标记”和“清除” 两个阶段。首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

不足: 标记和清除两个过程的效率都不高。 标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片。

复制算法将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用一块。当一块内存用完了,就将还存活的对象复制到另一块上面,然后再把已经使用过的内存空间一次清理掉。
复制算法实现简单,运行高效。缺点是空间使用率不高。现在的商业虚拟机都采用复制算法来回收新生代。复制算法在对象存活率较高时,会进行较多的复制操作,效率会变低。
标记-整理算法
标记整理算法,标记过程仍然与“标记-清理”算法一样,但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存。标记-清理算法比较适合老年代的回收。
分代收集算法
当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法。一般是把 Java 堆分为新生代和老年代,在新生代中,每次垃圾收集时都发现有大批对象死去,只有少量存活,那就选用复制算法。而老年代中,因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记-清理”算法或者“标记-整理”算法来进行回收。
垃圾收集器
如果说收集算法是内存回收的方法论,那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。
Serial 收集器
这个收集器是单线程收集器,它在进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到它收集结束。
它的优势就是:简单而高效。
ParNew 收集器
ParNew 收集器其实就是 Serial 收集器的多线程版本,唯一的区别就是使用了多条线程进行垃圾收集。
并行(Parallel):指多条垃圾收集线程并行工作,但此时用户线程仍然处于等待状态。
并发(Concurrent):指用户线程与垃圾收集线程同时执行(但不一定是并行的,可能会交替执行),用户程序在继续运行,而垃圾收集程序运行于另一个CPU上。
Parallel Scavenge 收集器
Parallel Scavenge 收集器是一个新生代收集器,也是使用了复制算法,并行的多线程收集器。Parallel Scavenge 的特点是,它的目标是达到一个可控制的吞吐量。
吞吐量就是 CPU 用于运行用户代码的时间与 CPU 总消耗时间的比值。
Serial Old 收集器
Serial Old 是 Serial 收集器的老年代版本,它同样是一个单线程收集器,使用“标记-整理”算法。
Parallel Old 收集器
Parallel Old 是 Parallel Scavenge 收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法。
CMS 收集器
CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。CMS 收集器是基于“标记-清除”算法实现的,它的运作过程相比前几
种收集器来说更复杂一些,整个过程可以分为 4 个步骤:初始标记、并发标记、重新标记、并发清除。
其中,初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop the World”。CMS 是一款优秀的垃圾收集器,它主要的优点就是并发收集、低停顿。

CMS 有 3 个明显的缺点:
CMS 收集器对 CPU 资源非常敏感。
CMS 收集器无法处理浮动垃圾,可能会出现“Concurrent Mode Failure”失败而导致另一次 Full GC 产生。(浮动垃圾:GC 期间产生的垃圾,无法在当次收集中处理掉它们,只能留在下一次 GC 时再清理掉。)
CMS 会产生大量空间碎片。
G1 收集器
G1 是一款面向服务器端应用的垃圾收集器。它具有以下几个特点:

并行与并发。 
分代收集。 
空间整合。G1 从整体来看是基于“标记-整理”算法实现的,从局部来看是基

于“复制”算法实现的。
可预测的停顿。可以让使用者指定一段时间内,消耗在垃圾收集上的时间不超过一个指定的数值。

G1 之前的其他收集器进行收集的范围都是整个新生代或者老年代,而 G1 不再
是这样。G1 的 Java 堆布局和其他收集器有很大差异,它将整个 Java 堆分为多个大小相当的独立区域(Region),新生代和老年代不再是物理隔离的,它们都是一部分 Region(不需要连续)的集合。
G1 跟踪各个 Region 里面的垃圾堆积的价值大小,在后台维护一个优先列表,优先回收价值最大的 Region。
G1 收集器的运作大致可以分为以下几个步骤:
初始标记。 并发标记。 最终标记。 筛选回收。
G1 会在初始标记、最终标记和筛选回收阶段停止用户线程的运行。

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