JVM之垃圾回收

JVM之垃圾回收

市面上有關JVM垃圾回收的文章不少，有些是針對垃圾收集器，有些是介紹垃圾回收算法，也有些各方面都有涉及。本文但願能作一個比較全面的總結，最關鍵的是造成本身的語言，有本身的理解和沉澱。

1、爲何須要垃圾回收

你們都知道，java語言的內存是動態分配的，不像C++語言還須要開發者專門干預，在必定程度上能夠提升開發效率。那麼你們可能疑問：既然不須要咱們開發者關心，咱們爲何還要討論？做爲一個程序語言的駕馭者，必然須要掌握該語言的方方面面，包括底層的原理和機制。
Java語言使用了內存動態分配和垃圾回收技術，掌握這些不只能夠提升本身的逼格，並且爲後續的JVM調優打下紮實的基礎，讓本身離架構師更近一步。

2、哪些內存須要回收

JVM的內存結構包括五大區域：程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧、堆區、方法區。其中程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧3個區域隨線程而生、隨線程而滅，所以這幾個區域的內存分配和回收都具有肯定性，就不須要過多考慮回收的問題，由於方法結束或者線程結束時，內存天然就跟隨着回收了。而Java堆區和方法區則不同，這部份內存的分配和回收是動態的，正是垃圾收集器所需關注的部分。
垃圾收集器在對堆區和方法區進行回收前，首先要肯定這些區域的對象哪些能夠被回收，哪些暫時還不能回收，這就要用到判斷對象是否存活的算法。

一、引用計數法

在這種方法中，堆中每一個對象實例都有一個引用計數。任何引用計數器爲0的對象實例能夠被看成垃圾收集。
引用計數是垃圾收集器中的早期策略。該方法看似很實用，可是解決不了循環引用的問題（好比循環鏈表）。

二、可達性分析算法

從一個節點GC ROOT開始，尋找對應的引用節點，而後尋該引用節點的引用節點，當全部的引用節點尋找完畢以後，剩餘沒有被引用的節點將會被斷定爲是可回收的對象。

三、引用分類

在Java語言中，將引用又分爲強引用、軟引用、弱引用、虛引用四種，這四種引用強度依次逐漸減弱。垃圾回收算法都是基於強引用而言的。

3、垃圾回收算法

一、標記-清除算法

標記-清除算法從根集合（GC Roots）開始掃描，對須要繼續存活的對象進行標記，標記完畢後，再掃描整個空間中未被標記的對象，進行回收，以下圖所示。

標記-清除算法只需對不須要存活的對象進行處理，在存活對象比較多的狀況下極爲高效，可是會形成內存碎片。

二、複製算法

複製算法的提出就是爲了解決內存碎片的問題，以下圖所示。複製算法雖然解決了內存碎片的問題，可是浪費一半內存。另外在對象存活率很高的時候，複製成本會很是高。

三、標記-整理算法

標記-整理算法是在標記-清除算法的基礎上，又進行了對象的移動，所以成本更高，可是卻解決了內存碎片的問題。具體流程見下圖：

四、分代收集算法

通常狀況下將堆區劃分爲老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特色是每次垃圾收集時只有少許對象須要被回收，而新生代的特色是每次垃圾回收時都有大量的對象須要被回收，那麼就能夠根據不一樣代的特色採起最適合的收集算法。
新生代採用複製算法；老年代採用標記-整理算法。

其中年輕代內存分配過程以下：
1) 絕大多數剛建立的對象會被分配在Eden區，其中的大多數對象很快就會消亡；
2) 最初一次，當Eden區滿的時候，執行Minor GC，將消亡的對象清理掉，並將剩餘的對象複製到一個存活區Survivor0；
3) 下次Eden區滿了，再執行一次Minor GC，將消亡的對象清理掉，將存活的對象複製到Survivor1中，而後清空Eden區；
4) 將Survivor0中消亡的對象清理掉，將其中能夠晉級的對象晉級到Old區，將存活的對象也複製到Survivor1區，而後清空Survivor0區；
5) 而後跳到第三步，當兩個存活區切換了幾回（HotSpot虛擬機默認15次，用-XX:MaxTenuringThreshold控制）以後，仍然存活的對象，將被複制到老年代。

4、垃圾收集器

一、新生代收集器

1） Serial收集器
單線程收集器
2） ParaNew收集器
Serial收集器的多線程版，關注縮短垃圾收集時間。（使用-XX:+UseParNewGC開關來控制使用ParNew+Serial Old收集器組合收集內存；使用-XX:ParallelGCThreads來設置執行內存回收的線程數。）
3） Parallel Scavenge收集器
關注CPU吞吐量，即運行用戶代碼的時間/總時間。（使用-XX:+UseParallelGC開關控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器組合回收垃圾（這也是在Server模式下的默認值）；使用-XX:GCTimeRatio來設置用戶執行時間佔總時間的比例，默認99，即1%的時間用來進行垃圾回收；使用-XX:MaxGCPauseMillis設置GC的最大停頓時間；使用-XX:+UseAdaptiveSizePolicy能夠進行動態控制Eden/Survivor比例，老年代對象年齡，新生代大小等。）

二、老年代收集器

1） Serial Old收集器
單線程收集器
2） Parallel Old收集器
Parallel Scavenge收集器的老年代版本（使用-XX:+UseParallelOldGC開關控制使用Parallel Scavenge +Parallel Old組合收集器進行收集。）
3） CMS收集器
多線程，優勢是併發收集（用戶線程能夠和GC線程同時工做）

三、G1收集器

特性：
1） 首先收集儘量多的垃圾(Garbage First)
內部採用了啓發式算法，找出具備高收集收益的分區進行收集。
2） 並行和併發
和CMS類似，能夠作到用戶線程和GC線程同時工做。
3） 內存佈局調整
將整個堆劃分爲多個大小相等的獨立區域（Region），新生代和老年代再也不是物理隔離，它們都是一部分Region（不須要連續）的集合。每一個分區均可能隨G1的運行在不一樣代之間先後切換。
G1劃分了一個Humongous區，它用來專門存放巨型對象。
4） GC模式
G1提供了兩種GC模式，Young GC和Mixed GC，兩種都是Stop The World(STW)的。

5、引用文獻

[1] https://blog.csdn.net/ft30597...
[2] https://www.cnblogs.com/1024C...
[3] https://blog.csdn.net/x_i_y_u...
[4] https://www.jianshu.com/p/e99...
[5] https://blog.csdn.net/foolish...
[6] https://blog.csdn.net/coderli...
[7] https://www.cnblogs.com/ASPNE...