Java 垃圾回收机制

  • GC(垃圾收集器)

    垃圾回收简介

  • JAVA内存模型
  • 如何确定某个对象是“垃圾”
  • 常见的垃圾收集算法
  • 常见的垃圾收集器

何为垃圾回收

  • Java语言中一个显著的特点就是引入了垃圾回收机制,使c++程序员最头疼的内存管理的问题迎刃而解,它使得Java程序员在编写程序的时候不再需要考虑内存管理。由于有个垃圾回收机制,Java中的对象不再有“作用域”的概念,只有对象的引用才有“作用域”。垃圾回收可以有效的防止内存泄露,有效的使用空闲的内存。
  •   ps:内存泄露是指该内存空间使用完毕之后未回收,在不涉及复杂数据结构的一般情况下,Java 的内存泄露表现为一个内存对象的生命周期超出了程序需要它的时间长度,我们有时也将其称为“对象游离”。

    JAVA内存模型

    如何确定某个对象是“垃圾”

  • 在java中对象是由引用来进行关联的,也就是说如果要操作对象,必须通过引用来进行。那么很显然一个简单的办法就是通过一个对象是否被引用来判断一个对象是否可以被回收。不失一般性,如果一个对象没有任何引用与之关联,则说明该对象基本不太可能在其他地方被使用到,那么这个对象就成为可被回收的垃圾对象了。

    常见的垃圾收集算法

    • 引用计数算法(非Java)
  •      给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加1;   当引用失效时,计数器值就减1;任何时刻计数器都为0的对象就是不再被使用的,垃圾收集器将回收该对象使用的内存。

         引用计数算法实现简单,效率很高,微软的COM技术、ActionScript、Python等都使用了引用计数算法进行内存管理,但是引用计数算法对于对象之间相互循环引用问题难以解决,因此java并没有使用引用计数算法。

         优点:

    引用计数收集器可以很快的执行,交织在程序运行中。对程序需要不被长时间打断的实时环境比较有利。

         缺点:

    无法检测出循环引用。如父对象有一个对子对象的引用,子对象反过来引用父对象。这样,他们的引用计数永远不可能为0.

  • 根搜索算法
  • java中可作为GC Root的对象有
  • 1.虚拟机栈中引用的对象(本地变量表)
  • 2.方法区中静态属性引用的对象
  • 3. 方法区中常量引用的对象
  • 4.本地方法栈中引用的对象(Native对象)

分代收集二

  • 年轻代(Young Generation)
  • 1.所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。
  • 2.新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个survivor(survivor0,survivor1)区。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区,然后清空eden区,当这个survivor0区也存放满了时,则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区,然后清空eden和这个survivor0区,此时survivor0区是空的,然后将survivor0区和survivor1区交换,即保持survivor1区为空, 如此往复。
  • 3.当survivor1区不足以存放 eden和survivor0的存活对象时,就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC,也就是新生代、老年代都进行回收
  • 4.新生代发生的GC也叫做Minor GC,MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)

    分代收集三

  • 老年代(Old Generation)
  • 1.在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
  • 2.内存比新生代也大很多(大概比例是1:2),当老年代内存满时触发Major GC即Full GC,Full GC发生频率比较低,老年代对象存活时间比较长,存活率标记高。
  • 持久代(Permanent Generation)
  • 用于存放静态文件,如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。

    GC的执行机制

  • Minor GC
  • 一般情况下,当新对象生成,并且在Eden申请空间失败时,就会触发Minor GC
  • ,对Eden区域进行GC,清除非存活对象,并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行,不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的,同时Eden区不会分配的很大,所以Eden区的GC会频繁进行。因而,一般在这里需要使用速度快、效率高的算法,使Eden区能尽快空闲出来。
  • Major GC/Full GC
  • 对整个堆进行整理,包括Young(年轻代)、Tenured(老年代)和Perm(永久代)。Full GC因为需要对整个堆进行回收,所以比Minor GC要慢,因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中,很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC:
  • 1.老年代(Tenured)被写满
  • 2.持久代(Perm)被写满
  • 3.System.gc()被显示调用
  • 4.上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

GC(垃圾收集器)

 

  • 新生代收集器使用的收集器:Serial、PraNew、Parallel Scavenge
  • 老年代收集器使用的收集器:Serial Old、Parallel Old、CMS
  • Serial收集器(复制算法)
  • 新生代单线程收集器,标记和清理都是单线程,优点是简单高效。
  • Serial Old收集器(标记-整理算法)
  • 老年代单线程收集器,Serial收集器的老年代版本。
  • ParNew收集器(停止-复制算法) 
  • 新生代收集器,可以认为是Serial收集器的多线程版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现。
  • Parallel Scavenge收集器(停止-复制算法)
  • 并行收集器,追求高吞吐量,高效利用CPU。吞吐量一般为99%, 吞吐量= 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)。适合后台应用等对交互相应要求不高的场景。
  • Parallel Old收集器(停止-复制算法)
  • Parallel Scavenge收集器的老年代版本,并行收集器,吞吐量优先
  • CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器(标记-清理算法)
  • 高并发、低停顿,追求最短GC回收停顿时间,cpu占用比较高,响应时间快,停顿时间短,多核cpu 追求高响应时间的选择

Jason.wang

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