jvm gc知識

GC基礎知識

一、什麼是垃圾

沒有任何引用指向的一個對象或者多個對象（循環引用）

二、如何定位垃圾

• 引用計數
• 根可達算法

  三、常見的垃圾回收算法

• 標記清除(mark sweep) - 位置不連續 產生碎片 效率偏低（兩遍掃描）
• 拷貝算法 (copying) - 沒有碎片，浪費空間
• 標記壓縮(mark compact) - 沒有碎片，效率偏低（兩遍掃描，指針須要調整）

四、JVM 內存分配模型

• 部分垃圾回收器使用的模型

  • 除Epsilon ZGC Shenandoah以外的GC都是使用邏輯分代模型
  • G1是邏輯分代，物理不分代
  • 除此以外不只邏輯分代，並且物理分代
• 新生代 + 老年代 + 永久代（1.7）Perm Generation/ 元數據區(1.8) Metaspace
  • 永久代 元數據 - Class
  • 久代必須指定大小限制 ，元數據能夠設置，也能夠不設置，無上限（受限於物理內存）
  • 字符串常量 1.7 - 永久代，1.8 - 堆
  • MethodArea邏輯概念 - 永久代、元數據

• 新生代 = Eden + 2個suvivor區

  • YGC回收以後，大多數的對象會被回收，活着的進入s0
  • 再次YGC，活着的對象eden + s0 -> s1
  • 再次YGC，eden + s1 -> s0
  • 年齡足夠 -> 老年代 （15 CMS 6）
  • s區裝不下 -> 老年代
• 老年代
  • 頑固分子
  • 老年代滿了FGC Full GC
• GC Tuning (Generation)
  • 儘可能減小FGC
  • MinorGC = YGC
  • MajorGC = FGC

常見的垃圾回收器

• Serial 年輕代 串行回收
  單CPU效率最高，虛擬機是Client模式的默認垃圾回收器。Serial回收器使用單線程進行垃圾回收，使用複製算法。在 HotSpot 虛擬機中，使用-XX：+UseSerialGC 參數能夠指定使用Serial（新生代串行收集器）+ Serial Old（老年代串行收集器）。

• PS 年輕代 並行回收
  新生代並行回收收集器也是使用複製算法的收集器。從表面上看，它和並行收集器同樣都是多線程、獨佔式的收集器。可是，並行回收收集器有一個重要的特色：它很是關注系統的吞吐量。
  在啓動參數中指定-XX:+UseParallelGC，會使用Parallel Scavenge（新生代並行回收收集器） + SerialOld的回收器組合
  若是使用-XX:+UseParallelOldGC，表示Parallel Scavenge（新生代並行回收收集器）+ Parallel Old（並行回收收集器）

• ParNew 年輕代 配合CMS的並行回收

Serial回收器的多線程版本，只能用於新生代。使用複製算法，多線程並行工做。在多CPU主機上的性能高於Serial，單CPU主機上的性能低於Serial。
若是使用-XX:+UseParNewGC，表示ParNew（並行收集器）+ Serial Old（串行收集器）

• SerialOld老年代 串行回收

Serial收集器的老年版本，獨佔式，單線程，使用的是標記--整理算法，這個收集器的目的也是用於Client模式下的虛擬機使用。

• ParallelOld老年代 並行回收

是Parallel Scavenge收集器的老年版本，使用多線程和標記整理算法，注重吞吐量優先，在注重吞吐量和CPU資源銘感的場合，均可以考慮Parallel Scavenge加Parallel Old收集器。

• ConcurrentMarkSweep 老年代 併發的， 垃圾回收和應用程序同時運行，下降STW的時間(200ms)

算法：三色標記 + Incremental Update
1.初始標記：Stop the world，只標記GC Roots能直接關聯到的對象。
2.併發標記：GC Roots Tracing
3.從新標記：Stop the world，修正併發標記期間，因用戶程序繼續運行致使標記產生變更的那一部分對象的標記記錄。
4.併發清除：併發清除能夠和用戶線程一塊兒運行，因此整體上停頓的時間很是短。
可是CMS收集器有三個顯著缺點：
1.對CPU資源敏感。
2.沒法處理浮動垃圾。
3.收集結束後會產生大量碎片。

• G1 (10ms) 算法：三色標記 + SATB

1.G1的設計原則是"首先收集儘量多的垃圾(Garbage First)"。所以，G1並不會等內存耗盡(串行、並行)或者快耗盡(CMS)的時候開始垃圾收集，而是在內部採用了啓發式算法，在老年代找出具備高收集收益的分區進行收集。同時G1能夠根據用戶設置的暫停時間目標　　自動調全年輕代和總堆大小，暫停目標越短年輕代空間越小、總空間就越大；
　　2.G1採用內存分區(Region)的思路，將內存劃分爲一個個相等大小的內存分區，回收時則以分區爲單位進行回收，存活的對象複製到另外一個空閒分區中。因爲都是以相等大小的分區爲單位進行操做，所以G1自然就是一種壓縮方案(局部壓縮)；
　　3.G1雖然也是分代收集器，但整個內存分區不存在物理上的年輕代與老年代的區別，也不須要徹底獨立的survivor(to space)堆作複製準備。G1只有邏輯上的分代概念，或者說每一個分區均可能隨G1的運行在不一樣代之間先後切換；
　　4.G1的收集都是STW的，但年輕代和老年代的收集界限比較模糊，採用了混合(mixed)收集的方式。即每次收集既可能只收集年輕代分區(年輕代收集)，也可能在收集年輕代的同時，包含部分老年代分區(混合收集)，這樣即便堆內存很大時，也能夠限制收集範圍，從而 下降停頓。

• ZGC (1ms) PK C++ 算法：ColoredPointers + LoadBarrier