JVM GC

JAVA GC(Garbage Collection,垃圾回收)机制是区别C++的一个重要特征,C++需要开发者自己实现垃圾回收的逻辑,而JAVA开发者则只需要专注于业务开发,垃圾回收已被 JVM 已经为我们代劳了; 虽然这样,但我们还是需要深入的了解下GC的原理,因为如果我们不了解的话,可能会引发内存泄漏、频繁GC导致应用卡顿,甚至出现OOM等问题, 因此我们必须了解,这样我们才能在日后开发过程中避免这样情况我发生!

JVM 主要回收的是哪个区域内存?

  • 新生带
    • Eden区域
    • Survivous区域
      • so
      • s1
  • 老年带

JVM GC 过程

第一次GC 在不断创建对象的过程中,当Eden区域被占满,此时会开始做Young GC也叫Minor GC

1)第一次GC时Survivous中S0区和S1区都为空,将其中一个作为To Survivous(用来存储Eden区域执行GC后不能被回收的对象)。比如:将S0作为To Survivous,则S1为From Survivous。

2)将Eden区域经过GC不能被回收的对象存储到To Survivous(S0)区域(此时Eden区域的内存会在垃圾回收的过程中全部释放),但如果To Survivous(S0)被占满了,Eden中剩下不能被回收对象只能存放到Old区域。

3)将Eden区域空间清空,此时From Survivous区域(S1)也是空的。

4)S0与S1互相切换标签,S0为From Survivous,S1为To Survivous。

第二次GC

当第二次Eden区域被占满时,此时开始做GC

1)将Eden和From Survivous(S0)中经过GC未被回收的对象迁移到To Survivous(S1),如果To Survious(S1)区放不下,将剩下的不能回收对象放入Old区域;

2)将Eden区域空间和From Survivous(S0)区域空间清空;

3)S0与S1互相切换标签,S0为To Survivous,S1为From Survivous。

第三次,第四次一次类推,始终保证S0和S1有一个空的,用来存储临时对象,用于交换空间的目的。反反复复多次没有被淘汰的对象,将会被放入Old区域中,默认15次(由参数--XX:MaxTenuringThreshold=15 决定)。

JVM GC 收集算法

标记-清除算法: 标记-清除算法采用从根集合进行扫描,对存活的对象进行标记,标记完毕后,再扫描整个空间中未被标记的对象,进行回收。标记-清除算法不需要进行对象的移动,并且仅对不存活的对象进行处理,在存活对象比较多的情况下极为高效,但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象,因此会造成内存碎片。

复制算法: 这种收集算法将堆栈分为两个域,常称为半空间。每次仅使用一半的空间,JVM生成的新对象则放在另一半空间中。GC运行时,它把可到达对象复制到另一半空间,从而压缩了堆栈。这种方法适用于短生存期的对象,持续复制长生存期的对象则导致效率降低。并且对于指定大小堆来说,需要两倍大小的内存,因为任何时候都只使用其中的一半。

标记整理算法: 标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记,但在清除时不同,在回收不存活的对象占用的空间后,会将所有的存活对象往一端空闲空间移动,并更新对应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上,又进行了对象的移动,因此成本更高,但是却解决了内存碎片的问题。

分代收集算法: 在上边三种收集思想中加入了分代的思想。

JVM GC 垃圾收集器

  • 串行收集器(Serial收集器)
    • Serial GC是最古老也是最基本的收集器,但是现在依然广泛使用,JAVA SE5和JAVA SE6中客户端虚拟机采用的默认配置。比较适合于只有一个处理器的系统。在串行处理器中minor和major GC过程都是用一个线程进行回收的。它的最大特点是在进行垃圾回收时,需要对所有正在执行的线程暂停(stop the world),对于有些应用是难以接受的,但是如果应用的实时性要求不是那么高,只要停顿的时间控制在N毫秒之内,大多数应用还是可以接受的,而且事实上,它并没有让我们失望,几十毫秒的停顿,对于我们客户机是完全可以接受的,该收集器适用于单CPU、新生代空间较小且对暂停时间要求不是特别高的应用上,是client级别的默认GC方式。
  • ParNew收集器
    • 基本和Serial GC一样,但本质区别是加入了多线程机制,提高了效率,这样它就可以被用于服务端上(server),同时它可以与CMS GC配合,所以,更加有理由将他用于server端。
  • Parallel Scavenge收集器
    • 在整个扫描和复制过程采用多线程的方式进行,适用于多CPU、对暂停时间要求较短的应用,是server级别的默认GC方式。
  • Serial Old收集器
    • Serial Old是Serial收集器的老年代版本,它同样使用一个单线程执行收集,使用“标记-整理”算法。主要使用在Client模式下的虚拟机。
  • Parallel Old收集器
    • Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法。
  • CMS收集器
    • 该收集器的目标是解决Serial GC停顿的问题,以达到最短回收时间。常见的B/S架构的应用就适合这种收集器,因为其高并发、高响应的特点,CMS是基于标记-清楚算法实现的。
  • G1收集器
    • 相比CMS收集器有不少改进,首先,基于标记-压缩算法,不会产生内存碎片,其次可以比较精确的控制停顿。
  • RTSJ垃圾收集器
    • RTSJ垃圾收集器,用于Java实时编程。

为什么Full GC 危害很大?

在发生FULL GC的时候,意味着JVM会安全的暂停所有正在执行的线程(Stop The World),来回收内存空间,在这个时间内,所有除了回收垃圾的线程外,其他有关JAVA的程序,代码都会静止,反映到系统上,就会出现系统响应大幅度变慢,卡机等状态。