jvm垃圾回收器

垃圾回收器

什么是垃圾对象？

没有任何引用的对象。

如何发现垃圾对象？

1. reference count 引用计数
   • 每引用一次给计数器+1，减少一次引用进行-1。
   • 无法解决的问题，循环引用。A引用B，B引用C，C引用A，但是ABC三个整体没有被其他的引用。 ABC整体应该是一个垃圾，引用计数无法发现。
2. root search 根可达算法
   1. 从线程对象（main方法）出发搜索对象是否可达。
   2. 从静态变量出发。
   3. 常量池

   4. JNI指针，c++实现的本地方法

      
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   GC Algorithms 垃圾清除算法

   1. Mark-Sweep （标记清除）将不可用的对象标记，然后清除。
      1. 优点：
         • 算法实现简单
         • 存活对象较多时效率较高
      2. 缺点
         • 扫描两遍（第一次找出不可用对象并标记，第二遍遍历清除）效率较低
         • 容易产生碎片
   2. copy（拷贝）将内存一份为二，将可用的对象拷贝到一块区域。
      1. 优点：
         • 对象存活较少的情况下只扫描一遍，效率较高
         • 没有碎片
      2. 缺点：
         • 浪费空间
         • 移动复制对象，需要调整对象引用
   3. Mark-Compact （标记压缩）将可用对象移动至内存的某个区域，剩下的就是大块的不可用的区域，再删除不可用的。
      1. 优点
         • 不会产生内存碎片，方便对象分配
         • 不会内存减半
      2. 缺点
         • 扫描两次效率较低
         • 需要移动对象，效率较低

堆内存逻辑分区（不适合不分代的垃圾收集器,除Epsilon、ZGC、shenandoah之外都是逻辑分代模型，G1是逻辑分代不是物理分代，除此之外不仅逻辑分代而且还是 物理分代）

1. 新生代：大量死去少量存活，采用的复制算法。eden、survivor1、survivor2默认比例是8：1
   1. eden：初生代
   2. survivor：有两块survivor区域
2. 老年代：有大量存活，少量死亡，采用ms（Mark swap标记清除）或mc（Mark compact 标记压缩）算法。
   1. tenured：老年代或者叫永久代。

一个对象的消亡过程

1. 尝试在栈上分配
   • 能在栈分配必须满足：
     • 线程私有小对象
     • 无逃逸
     • 支持标量替换(对象可以一个或多个基本类型替换)

对象的生命周期会随着方法的调用开始而开始，方法的调用结束而结束，对于这种对象，是不是该考虑将对象不在分配在堆空间中呢？因为一旦分配在堆空间中，当方法调用结束，没有了引用指向该对象，该对象就需要被gc回收，而如果存在大量的这种情况，对gc来说无疑是一种负担

2. 进入Eden
   1. Eden 区默认1%的区域有个叫TLAB（Thread Local Allocation Buffer）多线程不用竞争就可以申请空间提高效率。
3. Eden存活下来,进入survivor1
4. survivor1存活下来进入survivor2
5. survivor2存活下来进入survivor1如此往复，指导达到配置好的代数，后进入老年代。
   MiniorGC/YGC: 年轻代空间耗尽触发。
   MajorGC/FullGC：老年代空间不足，触发年轻代和老年代同时回收

对象何时进入老年代

1. 超过-XX:MaxTenuringThreshold 指定数值
   1. PS 15
   2. CMS 5
   3. G1 15
2. 动态年龄
   • Survivor（Eden + s1 +s2）区的对象年龄从小到大进行累加，当累加到 X 年龄时的总和大于50%（可以使用-XX:TargetSurvivorRatio=? 来设置保留多少空闲空间，默认值是50），那么比X大的都会晋升到老年代
3. 分配担保
   在发生minor gc之前，虚拟机会检测 : 老年代最大可用的连续空间 > 新生代all对象总空间？
   1、满足，minor gc是安全的，可以进行minor gc。
   2、不满足，虚拟机查看HandlePromotionFailure参数：
   • 为true，允许担保失败，会继续检测老年代最大可用的连续空间>历次晋升到老年代对象的平均大小。若大于，将尝试进行一次minor gc，若失败，则重新进行一次full gc。
   • 为false，则不允许冒险，要进行full gc（对老年代进行gc)。

常见的垃圾回收器

Serial收集器

Serial收集器是最基础、历史最悠久的收集器，曾经(在JDK 1.3.1之前)是HotSpot虚拟机新生代 收集器的唯一选择。是个单线程的垃圾回收器，这里的单线程强调的不是这个回收器是由一个核心的一个线程完成，强调的是“stop the world”，该垃圾回收线程工作时必须停掉其他工作线程。

适用场景：对于单核处理器或处理器核心数较少的环境来说，Serial收集器由于没有线程交互的开销，专心做垃圾收集自然可以获得最高的单线程收集效率。

类型：新生代回收器

ParNew收集器

是Serial收集器的多线程并行版本，ParNew收集器实质上是Serial收集器的多线程并行版本，除了同时使用多条线程进行垃圾收集之外 ， 其余的行为包括Serial收集器可用的所有控制参数(例如:-XX:SurvivorRatio、-XX:PretenureSizeThreshold、-XX:HandlePromotionFailure等)、收集算法、Stop The World、对象分配规则、回收策略等都与Serial收集器完全一致但它却是不少运行在服务端模式下的HotSpot虚拟机，经管如此，尤其在jdk7之前还是有大量的服务端适用的是ParNew，重要原因就是只有它可以配合CMS使用。

类型：新生代回收器

适用场景：ParNew+CMS 第一款真正意义上支持并发的垃圾收集器，它首次 实现了让垃圾收集线程与用户线程(基本上)同时工作。

并行(Parallel):并行描述的是多条垃圾收集器线程之间的关系，说明同一时间有多条这样的线 程在协同工作，通常默认此时用户线程是处于等待状态。

并发(Concurrent):并发描述的是垃圾收集器线程与用户线程之间的关系，说明同一时间垃圾 收集器线程与用户线程都在运行。由于用户线程并未被冻结，所以程序仍然能响应服务请求，但由于 垃圾收集器线程占用了一部分系统资源，此时应用程序的处理的吞吐量将受到一定影响。

Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，CM S等收集器的关注点是尽可能 地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐 量(Throughput)。

1. -XX:MaxGCPauseMillis 控制最大垃圾收集停顿时间
2. -XX:GCTimeRatio 直接设置吞吐量

适用场景：优先考虑吞吐量的应用，而不是STW时间。

类型：新生代垃圾回收器

Serial Old收集器

Serial Old是一个使用标记整理算法的单线程收集器。这个垃圾回收器主要也是提供给客户端模式下使用的，Parallel Scavenge收集器架构中本身有PS MarkSweep收集器来进行老年代收集，并非直接调用Serial Old收集器，PS MarkSweep收集器与Serial Old的实现几乎是一样的，所以在官方的许多资料中都是直接以Serial Old代替PS MarkSweep进行讲解。

适用场景：单核处理器或处理器核心数较少的环境，内存也不是特别大的场景。

类型：老年代回收器

Parallel Old收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多线程并发收集，基于标记-整理算法实 现。这个收集器是直到JDK 6时才开始提供的，在此之前使用Parallel Scavenge只能选择Serial Old（PS MarkSweep）其他表现性能较好的如CMS无法使用，由于Serial Old表现并不突出，所以使用Parallel Scavenge并不能获得吞吐量上的提升。

适用场景：搭配Parallel Scavenge使用

类型：老年代回收器

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。更短的停顿时间可以获的更短的响应时间。收集过程包括以下几个部分

1. 初始标记(CMS initial mark)
2. 并发标记(CM S concurrent mark)
3. 重新标记(CM S remark)
4. 并发清除(CM S concurrent sweep)

常见垃圾回收器组合参数设定：(1.8)

• -XX:+UseSerialGC = Serial New (DefNew) + Serial Old
  • 小型程序。默认情况下不会是这种选项，HotSpot会根据计算及配置和JDK版本自动选择收集器
• -XX:+UseParNewGC = ParNew + SerialOld
  • 这个组合已经很少用（在某些版本中已经废弃）
  • https://stackoverflow.com/questions/34962257/why-remove-support-for-parnewserialold-anddefnewcms-in-the-future
• -XX:+UseConc(urrent)MarkSweepGC = ParNew + CMS + Serial Old
• -XX:+UseParallelGC = Parallel Scavenge + Parallel Old (1.8默认) 【PS + SerialOld】
• -XX:+UseParallelOldGC = Parallel Scavenge + Parallel Old
• -XX:+UseG1GC = G1
• Linux中没找到默认GC的查看方法，而windows中会打印UseParallelGC
  • java +XX:+PrintCommandLineFlags -version
  • 通过GC的日志来分辨
• Linux下1.8版本默认的垃圾回收器到底是什么？
  • 1.8.0_181 默认（看不出来）Copy MarkCompact
  • 1.8.0_222 默认 PS + PO