JVM學習筆記——GC概述

title: JVM學習筆記——GC概述
date: 2018/9/2 12:05:00
description: 最近開始着手JVM的學習，在這裏把本身學習過程當中的筆記分享出來，但願能幫到一些小夥伴，同時也是對本身的學習的一個梳理。

GC概述

其實GC主要就是思考如下三件事情：

• 哪些內存須要回收？
• 何時回收？
• 如何回收？

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• 哪些內存須要回收

  主要針對Java堆和方法區，程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧內存分配與回收具備肯定性，因此不須要過多考慮GC的問題。
  其中方法區的回收主要針對如下兩種：
  • 回收常量
    沒有任何地方引用到該常量時，該常量將會被回收。
  • 回收無用類
    同時知足如下幾個條件則視爲「無用類」。
    • Java堆中不存在任何該類的實例
    • 加載該類的ClassLoader已經被回收
    • 該類的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，沒法在任何地方經過反射訪問到該類。

• 何時回收（判斷對象是否「死去」）

  • 引用計數算法

    爲對象增長一個引用計數器，每有一次引用則計數器+1，失去一個引用則計數器-1。這種算法效率很高，實現也很簡單，可是在相互引用的狀況下，會出現沒法回收的狀況。例如：a.instance = b; b.instance = a;

  • 可達性分析算法

    使用GC Roots做爲起始點，當一個對象到GC Roots沒有引用鏈路時（即不可達），則此時對象視爲「死亡」。此方法也是現有JVM中經常使用的算法。
    GC Roots包括下面幾種：

    • 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
    • 本地方法棧中Native方法引用的對象
    • 方法區中類靜態屬性引用的對象
    • 方法區中常量引用的對象

    換句話來講，以上4中類型其實就是：類成員變量，類靜態變量，常量，局部變量，只要某個對象不被以上4種類型關聯到，那麼該對象就是「已死」的，gc時就會被回收內存空間。

• 如何回收（垃圾收集算法）

  • 標記-清除算法（Mark-Sweep）

    
    它是最基礎的算法，後續的算法都是針對它的缺點改進而生。它存在兩個缺點：
    • 效率問題。標記與清除這兩個過程效率都不高。
    • 空間問題。如圖所示，清除後的內存空間是不規整的，會產生大量的內存碎片。大量的碎片會致使分配大對象時，找不到連續的內存空間而提早觸發另外一次GC。
      
      

  • 複製算法（Copying）

    
    針對標記-清除的效率問題，複製算法將內存分爲兩塊空間，每次只使用其中一塊。當這塊的內存空間用完時，將存活的對象移到另外一塊中，而後將已使用的內存空間一次性清理掉。這樣作的好處是不會產生碎片，清除也是針對連續的空間作處理，只要移動堆指針就行。
    實際上在如今的虛擬機中，將這種算法應用在新生代。按照8：1：1的比例將內存分爲三塊，每次使用一塊較大的與較小的其中一塊，清理時將存活對象移到剩下的一塊中，這樣每次只會浪費10%的內存，因爲新生代中的內存通常都是「朝生夕死」的，使用這種算法能夠極大的提高效率。可是，不能保證每次清理時，剩下的一塊空間可以存放全部的存活對象，因此這裏會依賴其餘內存空間（通常指老年代）進行分配擔保（Handle Promotion）。

  • 標記-整理算法（Mark-Compact）

    
    複製算法在對象存活率較高時，效率就會變低，因此針對高對象存活率的狀況，就有人提出了該算法。標記的過程並無變化，但標記後並非進行「清除」，而是將存活的對象向一端進行移動整理，而後清除掉其他的空間。現代虛擬機常將這種算法在老年代中使用。

  • 分代收集算法（Generational Collection）

    分代收集算法是根據對象的存活時間，將內存劃分幾塊（通常分爲新生代和老年代），這樣就能夠根據不一樣的內存區域特色採用不一樣的算法。針對新生代，使用複製算法，用少許的內存空間換來更大的效率；針對老年代，使用標記-整理或標記-清除來處理。