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本文出自zhh_happig的簡書博客，謝謝

以下內(nèi)容，是本人學(xué)習(xí)的筆記和工作中的總結(jié)，僅供大家參考，有誤的地方還請(qǐng)指正

一 判定垃圾對(duì)象算法

• 引用計(jì)數(shù)法

  • 在對(duì)象中添加一個(gè)計(jì)數(shù)器，記錄著指向?qū)ο蟮囊玫膫€(gè)數(shù)
  • 當(dāng)有新的引用指向這個(gè)對(duì)象的時(shí)，計(jì)數(shù)器+1，當(dāng)指向?qū)ο蟮囊帽恢胣ull時(shí)，計(jì)數(shù)器-1
  • 當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為0，那么這個(gè)對(duì)象就是垃圾對(duì)象，就會(huì)被垃圾回收器回收
  • 缺陷：當(dāng)對(duì)象1中有引用指向?qū)ο?，對(duì)象2中有引用指向?qū)ο?，但是再也沒有其他外部引用指向?qū)ο?和對(duì)象2，對(duì)象1、對(duì)象2是垃圾對(duì)象。通過引用計(jì)數(shù)法，對(duì)象1、對(duì)象2計(jì)數(shù)器都為1，不會(huì)被垃圾回收器回收。
  • 不推薦使用

• 可達(dá)性分析法

  • 該算法的基本思路就是通過GC Roots對(duì)象作為起點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索
  • 搜索走過的路徑被稱為引用鏈
  • 當(dāng)一個(gè)對(duì)象，從GC Roots節(jié)點(diǎn)向下搜索，沒有任何一條路徑能夠達(dá)到該對(duì)象，那么這個(gè)對(duì)象就是垃圾對(duì)象
  • 可以做為GC Roots的對(duì)象包括
    • 虛擬機(jī)棧中引用指向的對(duì)象
    • 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性所引用的對(duì)象
    • 方法區(qū)中常量所引用的對(duì)象
    • 本地方法棧中引用的對(duì)象

二 垃圾回收算法

• 標(biāo)記-清除算法

  • 分為標(biāo)記和清楚2步
  • 標(biāo)記：就是通過可達(dá)性分析法將對(duì)象標(biāo)記為垃圾對(duì)象
  • 清除：將垃圾對(duì)象回收
  • 缺點(diǎn)：存在效率問題和空間問題
    • 垃圾對(duì)象在堆內(nèi)存中是散亂的，被清除之后，會(huì)導(dǎo)致越來越多不連續(xù)的空間，當(dāng)分配大對(duì)象時(shí)，要尋找一片合適的內(nèi)存空間，就會(huì)變得困難
    • 如果找不到合適的內(nèi)存空間存放這個(gè)大對(duì)象，就會(huì)觸發(fā)一次GC，影響性能

• 復(fù)制算法

  • 年輕代的垃圾收集算法，在年輕代對(duì)象存活率低，復(fù)制算法效率很高
  • 將堆內(nèi)存分成2部分，只在其中一部分中分配內(nèi)存
  • 垃圾回收后，把存活的對(duì)象復(fù)制到另一部分內(nèi)存連續(xù)的空間上
  • 就這樣在2個(gè)內(nèi)存中循環(huán)復(fù)制，這樣解決了 標(biāo)記-清除算法 中的效率問題
  • 缺點(diǎn)：由于只在其中一部分中分配內(nèi)存，存在內(nèi)存浪費(fèi)問題
    • 再將內(nèi)存細(xì)分，即可降低內(nèi)存浪費(fèi)，詳見Eden、Survivor 0 、Survivor 1、Tenured

• 標(biāo)記-整理算法

  • 年老代的垃圾收集算法
  • 在年老代對(duì)象存活率高，復(fù)制算法效率低，使用標(biāo)記-整理算法
  • 標(biāo)記過程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，
  • 整理：不是直接清除，而是對(duì)內(nèi)存里面的對(duì)象進(jìn)行重新整理，讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，依次排列，那么端邊界另一邊的就都是垃圾對(duì)象了，直接清理掉
  • 標(biāo)記-整理算法唯一的缺點(diǎn)就是效率也不高，不僅要標(biāo)記所有存活對(duì)象，還要整理所有存活對(duì)象的引用地址。從效率上來說，標(biāo)記-整理算法要低于復(fù)制算法。

• 分代收集算法

  • 根據(jù)不同的內(nèi)存區(qū)選擇不同的算法
  • 在年輕代，選擇復(fù)制算法
  • 在年老代，選擇標(biāo)記-整理算法

三 垃圾回收器

• Serial

  • 年輕代垃圾收集器，采用復(fù)制算法
  • 串行收集器：如果serial要收集垃圾，必須讓程序其他線程停掉，收集完畢，程序其他線程繼續(xù)執(zhí)行
  • 單線程垃圾收集器：serial單線程收集垃圾
  • 整體效率低

• Serial Old

  • 它是Serial收集器的年老代版本，與Serial相似，區(qū)別是使用“標(biāo)記-整理”算法

• Parnew

  • 年輕代垃圾收集器，采用復(fù)制算法
  • 串行收集器：如果parnew要收集垃圾，必須讓程序其他線程停掉，收集完畢，程序其他線程繼續(xù)執(zhí)行
  • 多線程垃圾收集器：parnew多線程收集垃圾

• Parallel scavenge

  • 與parnew類似，區(qū)別是parallel scavenge能控制吞吐量
  • 吞吐量 = 執(zhí)行用戶代碼的時(shí)間 / (執(zhí)行用戶代碼的時(shí)間 + 垃圾回收所占用的時(shí)間)
    • -xx:MaxGCPauseMillis 垃圾收集器停頓最大時(shí)間，就是垃圾收集線程(多線程)收集垃圾的時(shí)間，是不是設(shè)置越小就越好呢？假設(shè)設(shè)置100ms，垃圾收集器分配的內(nèi)存可能是1G，設(shè)置為1ms，垃圾收集器分配的內(nèi)存可能只有10M，因?yàn)橹挥?0M這么小的內(nèi)存才能在1ms內(nèi)收集完，那么10M內(nèi)存顯然太小了，就會(huì)造成垃圾頻繁回收。原來100ms回收一次的任務(wù)，現(xiàn)在如果1ms回收一次，可能要頻繁回收80次，對(duì)比之下性能并沒有多大提升。所以不是設(shè)置的越小越好，應(yīng)該更具實(shí)際情況設(shè)置一個(gè)合理值。
    • -xx:CGTimeRatio 吞吐量大小
  • 適用注重吞吐量的后端服務(wù)

• Parallel Old

  • 是Parallel Scavenge收集器的年老代版本，與Parallel Scavenge相似，但與Parallel Scavenge不同的是，它使用的是“標(biāo)記-整理算法”
  • 使用方式：-XX:+UseParallelOldGC，打開該收集器后，將使用Parallel Scavenge(年輕代)+Parallel Old(年老代)的組合進(jìn)行GC

• CMS

  • 年老代、永久代垃圾收集器，采用標(biāo)記-清除算法
  • 并行收集器：垃圾收集線程可以和程序其他線程并發(fā)執(zhí)行
  • 多線程垃圾收集器：CMS多線程收集垃圾

  • 工作過程
    • 初始標(biāo)記：造成程序其他線程停頓。標(biāo)記垃圾對(duì)象
    • 并發(fā)標(biāo)記：與程序線程并發(fā)運(yùn)行。在運(yùn)行期間會(huì)發(fā)生對(duì)象的引用變更等等情況，對(duì)于這些對(duì)象，都是需要進(jìn)行重新標(biāo)記的，否則會(huì)發(fā)生漏標(biāo)的情況。這個(gè)階段因?yàn)槭遣l(fā)的容易導(dǎo)致concurrent mode failure
    • 重新標(biāo)記：會(huì)造成程序其他線程停頓。重新標(biāo)記的內(nèi)存范圍是整個(gè)堆，包含young_gen和old_gen。為什么要掃描新生代呢，因?yàn)閷?duì)于老年代中的對(duì)象，如果被新生代中的對(duì)象引用，那么就會(huì)被視為存活對(duì)象，即使新生代的對(duì)象已經(jīng)不可達(dá)了。所以需要標(biāo)記young_gen和old_gen。
    • 并發(fā)清理：與程序線程并發(fā)運(yùn)行。并發(fā)清理階段用戶線程還在運(yùn)行著，伴隨程序運(yùn)行自然就還會(huì)有新的垃圾不斷產(chǎn)生，這一部分垃圾出現(xiàn)在標(biāo)記過程之后，CMS無法在當(dāng)次收集中處理掉它們，只好留待下一次GC時(shí)再清理掉。這一部分垃圾就稱為“浮動(dòng)垃圾”。
    • 并發(fā)重置：與程序線程并發(fā)運(yùn)行。重新設(shè)置CMS算法內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備下一個(gè)CMS生命周期的使用
  • 優(yōu)點(diǎn)
    • 并發(fā)收集
    • 低停頓：只有初始標(biāo)記和重新標(biāo)記會(huì)造成程序其他線程短暫停頓
  • 缺點(diǎn)
    • 占用大量的cpu資源
    • 無法處理浮動(dòng)垃圾
    • 出現(xiàn)Concurrent Mode Failure
    • CMS收集與應(yīng)用線程會(huì)同時(shí)增加對(duì)堆內(nèi)存的占用，也就是說，CMS必須要在老年代堆內(nèi)存用盡之前完成垃圾回收，否則CMS回收失敗，出現(xiàn)Concurrent Mode Failure；
    • 年老代的剩余空間無法滿足新對(duì)象的空間分配，也會(huì)出現(xiàn)這個(gè)錯(cuò)誤
    • 在出現(xiàn)Concurrent Mode Failure時(shí)，將觸發(fā)擔(dān)保機(jī)制，Serial Old收集器將會(huì)以STW的方式進(jìn)行一次full gc，從而造成較大停頓時(shí)間，影響性能

• G1(Garbage First)

  • JDK7增加，成為HotSpot重點(diǎn)發(fā)展的垃圾回收技術(shù)，被HotSpot團(tuán)隊(duì)寄予取代CMS的使命
  • 將會(huì)被安排成為JDK9的默認(rèn)垃圾收集器
  • 并行收集器：垃圾收集線程可以和程序其他線程并發(fā)執(zhí)行
  • 多線程垃圾收集器：G1多線程收集垃圾
  • 詳見G1垃圾收集器

四 垃圾回收器作用內(nèi)存區(qū)域以及他們之間的組合關(guān)系

• 7種不同分代的收集器

  • Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS、G1；

• 垃圾收集器所屬區(qū)域

  • 年輕代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
  • 年老代收集器：Serial Old、Parallel Old、CMS
  • 整堆收集器：G1

• 兩個(gè)收集器間有連線，表明它們可以搭配使用

  • Serial/Serial Old
  • Serial/CMS
  • ParNew/Serial Old
  • ParNew/CMS
  • Parallel Scavenge/Serial Old
  • Parallel Scavenge/Parallel Old
  • G1

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