java中的垃圾回收機制以及經典垃圾回收器的詳細介紹

本篇內容介紹了“java中的垃圾回收機制以及經典垃圾回收器的詳細介紹”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

判斷對象存活方法

引用計數法：在對象中添加一個引用計數子，每當一個地方引用他時，計數器就加一，當引用失效時，計數器就減一。

會有對象循環引用問題：

objA.instance = objB
objB.instance = objA

objA 有objB 的引用 objB 有 objA 的引用，他們相互引用著對方。導致他們無法回收。

可達性分析：

從GC Roots 根對象作為起點，根據引用關系向下搜索，如果對象可達，就說明對象存活，如果對象不可達，就說明對象可以被回收。

GC Roots的根對象為：

1)在虛擬機棧 棧幀中的 本地變量表 中引用的對象

2）方法區靜態屬性引用的對象

3）方法區常量引用 的對象，如字符串常量池中的引用

4）本地方法棧中JNI引用的對象

5）虛擬機內部引用的對象，如基本數據類型對應的Class對象，一些常駐的異常對象等，還有系統類加載器

6）被同步鎖持有的對象

等

收集線程和用戶線程在并發可達性分析

并發 的可達性分析，由于用戶線程會即時修改對象的引用關系， 可能會造成兩種異常：

1）原本消亡的對象錯誤標記為存活，這個可以接受，就造成浮動垃圾，下一次收集即可。

2）原本存活的對象 標記為 消失。

三色法分析圖：

黑色：已經掃描過的對象

灰色：已經訪問過，但還有一個引用沒有被掃描

白色：為被訪問過，若到最后還是白色，說明此對象是需要回收的。

黑色誤標記為白色有兩個條件

1）復制器插入一條或多條從黑色對象到白色對象的新引用

2）復制器刪除了全部從灰色對象到該白色對象的直接或間接的引用

解決方法：

1）增量更新，破壞條件1，把黑色對象對白色對象的新增引用記錄下來，等并發掃描結束后，再以這些對象出發重新掃描。

2）原始快照（SATB），破解條件2，當灰色對象要刪除對白色對象的引用關系時，記錄下來。并發結束后再以記錄節點開始重新掃描。

分代收集

堆：

新生代（1/3） 老年代（2/3）

新生代 分為 Eden/From/To

新生代存放：比較小，時長比較小

老年代：比較大 存放時長比較大

輕GC

重GC(full GC) -> STW(停止事件)，fallGc特別費資源

Eden -> from <-> To -> old

對象在from和to循環15（默認）次之后，會放到老年代

垃圾收集算法

標記-清除 算法：

算法分為標記 和 清除兩個階段，首先標記出所需要回收的對象，標記完成之后，統一回收所標記的對象。

優點：最基礎的算法，實現簡單

缺點：1）執行效率不穩定，對象越多，效率越低

2）內存碎片化，需要分配大對象時可能無足夠連續的空間。

代表垃圾收集器：

標記復制算法（復制算法）：

把內存分為大小相等的兩塊，每次只使用其中一款，當一塊快用完時，它將存活的對象復制到另一塊上。

優點：能產生連續的空間

缺點：耗內存，對象存活率較高時，效率會降低（不適合老年代）。

代表垃圾收集器： 很多新生代的回收，都用這種算法。

標記整理 算法

首先標記出所需要的對象，標記完成后，對存活對象移動到內存的一段，然后清除邊界外的對象。

優點：有連續的內存空間;系統吞吐量（用戶線程和收集器的效率總和）會提高。

缺點：整理內存耗時會比較大，會造成 “Stop The World”;

代表垃圾收集器：Parallel Scavenge收集器

CMS中主要用標記清除算法，但是當內存碎片化到影響對象分配時，就會使用一次標記整理算法 去整理內存碎片。

垃圾收集器

Serial收集器

最基礎最悠久的垃圾收集器，叫做 串行收集器，它進行垃圾收集的時候，會停止用戶線程（Stop the world）。

新生代垃圾收集器用 Serial，基于復制算法

老年代垃圾收集器用 Serial Old，基于標記整理算法。

優點：所有垃圾收集器中內存消耗最小的,對單核或單線程處理器來說，效率很高。運行在客戶端

缺點：stop the world

ParNew收集器

ParNew收集器就是Serial收集器的多線程并行版，除了支持多線并行收集之外，沒有太多創新之處。

CMS垃圾收集器作為老年代垃圾收集器，不能與Parallel Scavenge配合工作，只能選擇 ParNew或者Serial收集器。

Parallel Scavenge收集器

新生代垃圾收集器，基于 標記復制算法，也是可以通過并行收集的多線程收集器。他關注 吞吐量（用戶線程時間/總時間）。

CMS 垃圾收集器

CMS 收集器是一種以獲取最短停頓時間作為目標的垃圾收集器。基于標記清除算法。

步驟：

初始標記->并發標記->重新標記->并發清除

1）初始標記：stop the world,標記GC ROOT 能直接關聯的對象，速度很快

2）并發標記：從GC Root直接關聯的對象開始遍歷整個對象圖，時間較長，但與用戶線程并行

3）重新標記：stop the world，修正并發標記期間對象的狀態的改變（增量更新算法，標記新的黑色指向白色的引用），時間也比較短。

4）并發清除：與用戶線程同步。

優點：并發收集、低停頓。

缺點：

1）對處理器資源敏感，當處理器核心數量在四個以下時，CMS對用戶程序影響很大。

2）有浮動垃圾，并發標記時會產生新的垃圾，但是CMS本次不會清理它，要等到下一次才會清理。從而可能造成內存不夠而產生Stop the world 的Full GC

3）基于標記清除算法，會產生大量的空間碎片，而觸發Full GC

G1垃圾收集器

關注吞吐量和延遲時間的最佳平衡。

從整體看，主要采用標記整理算法，從局部看，是標記-復制算法（兩個Region 之間的復制）。

G1把 java對 劃分為多個大小相等獨立區域 Region，每一個Region 都可以根據需要，扮演 Eden空間、Survivor空間或者老年代空間。

G1對年代的劃分存在概念上，它可以不是連續的區間。。

Region 還有一類特殊的Humongous區域，專門存儲大對象（1M-32M，可配），把超過Region大小的對象分配在連續的 Humongous Region之中。

每次收集時以Region作為最小單元，G1收集器去根據Region里面垃圾隊的價值大小，在后臺維護一個優先級列表，優先處理回收價值收益最大的那些Region（每次收集到的內存大小及回收時間的經驗值）。

G1至少耗費打印java堆容量的10%到20%來維持收集工作。

TAMS指針：在并發過程中保存新建的對象。

STAB:灰色引用對白色引用的刪除 記錄下來。

G1的步驟：

1）初始標記：stop the world，僅僅標記GC ROOTs 能直接關聯的對象，并且修改TAMS指針

2）并發標記：從GC ROOTS 直接關聯的對象出發，掃描對象圖（并還要處理SATB記錄下并時有變動的對象），時間長，但是與用戶線程并行，

3）最終標記：stop the world，短暫，處理遺留下來的少量SATB記錄

4）帥選回收：stop the world，負責更新Region的統計數據，對Region的回收價值和成本進行排序。根據用戶所期望的停頓時間（JVM參數可配）來制定回收計劃。可以自由選擇多個Region作為回收集，然后把存活的對象復制到空的Region中，然后清空回收集的Region。

除了并發標記外，其它都用停止用戶線程，目標不是單純的追求低延遲，而是延遲可控的情況下獲取最大的吞吐量（用戶線程時間/總時間，總時間為用戶線程時間+垃圾收集時間）。

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