GC（JVM垃圾的垃圾回收机制）

Love The Way You Lie 2022-01-22 04:21 446阅读 0赞

## JVM垃圾回收GC（Garbage Collection） ##

JVM的GC主要是对堆内存的回收，而栈是线程的，线程已结束它就没了，所以不用管。

## 按代实现垃圾回收 ##

### 新生代（Young generation）: ###

绝大多数最新被创建的对象会被分配到这里，由于大部分对象在创建后会很快变得不可到达，所以很多对象被创建在新生代，然后消失。对象从这个区域消失的过程我们称之为”minor GC“。

**minor GC触发的条件：当Eden区满时**

JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to）。默认比例为8：1,为啥默认会是这个比例？一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区。对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到年老代中。

因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(80%以上)，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。

可以设置新生代和老年代的相对大小。这种方式的优点是新生代大小会随着整个堆大小动态扩展。参数 -XX:NewRatio 设置老年代与新生代的比例。例如 -XX:NewRatio=8 指定老年代/新生代为8/1. 老年代占堆大小的 7/8 ，新生代占 1/8 .(默认即使1/8)  
例如：-XX:NewSize=64m -XX:MaxNewSize=1024m -XX:NewRatio=8

### 老年代（Old generation）: ###

对象没有变得不可达，并且从新生代中存活下来，会被拷贝到这里。其所占用的空间要比新生代多。也正由于其相对较大的空间，发生在老年代上的GC要比新生代少得多。对象从老年代中消失的过程，可以称之为”major GC“（或者”full GC“）

**Full GC触发条件：**

1.  调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
2.  老年代空间不足
3.  方法区空间不足
4.  通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
5.  由Eden区、From Space区向To Space区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

**Full GC是清理整个堆空间的，包括新生代和老年代**

**GC时，程序都需要停顿的，这样系统才不会有新的垃圾产生，也可以更好的进行清除操作。不过停顿的时间不会长。**

**如果GC的效率不高，JVM会抛出OOM：GC overhead limit exceeded**

一般虚机会检查几项：

1.  花在GC上的时间是否超过了98%
2.  老年代释放的内存是否小于2%
3.  eden区释放的内存是否小于2%
4.  是否连续最近5次GC都出现了上述几种情况（注意是同时出现）

只有满足所有条件，虚机才会抛出OOM：GC overhead limit exceeded

### 永久代（permanent generation）: ###

像一些类的层级信息，方法数据和方法信息（如字节码，栈和变量大小），运行时常量池（jdk7之后移出永久代），已确定的符号引用和虚方法表等等，它们几乎都是静态的并且很少被卸载和回收，在JDK8之前的HotSpot虚拟机中，类的这些“永久的”数据存放在一个叫做永久代的区域。永久代一段连续的内存空间，我们在JVM启动之前可以通过设置-XX:MaxPermSize的值来控制永久代的大小。但是jdk8之后取消了永久代，这些元数据被移到了一个与堆不相连的本地内存区域 。

***思考：为什么要有新生代和老年代呢？***  
*为什么需要把堆分代？不分代不能完成他所做的事情么？其实不分代完全可以，分代的唯一理由就是优化GC性能。*  
*你先想想，如果没有分代，那我们所有的对象都在一块，GC的时候我们要找到哪些对象没用，这样就会对堆的所有区域进行扫描。而我们的很多对象都是朝生夕死的，如果分代的话，我们把新创建的对象放到某一地方，当GC的时候先把这块存“朝生夕死”对象的区域进行回收，这样就会腾出很大的空间出来。*

## 怎样判断对象是否已经死亡 ##

垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。gc通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。两种常用的方法是引用计数和对象引用遍历。

**引用计数**  
引用计数存储对特定对象的所有引用数，也就是说，当应用程序创建引用以及引用超出范围时，jvm必须适当增减引用数。当某对象的引用数为0时，便可以进行垃圾收集。  
当一个对象被创建时，且将该对象分配给一个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1（a = b,则b引用的对象+1），但当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。

*这种方法要慢很多。*

**对象引用遍历**  
早期的jvm使用引用计数，现在大多数jvm采用对象引用遍历。通过一系列称为”GC Roots”的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索所有走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时(从GC Roots到此对象不可达)，则证明此对象是不可用的。

**GC Roots都有哪些：**

*  栈中所引用的对象（线程的本地变量表里存的对象）
 *  静态存储区（方法区）中的对象（包括常量、全局变量、静态数据）
 *  本地方法栈中JNI引用的对象（Native对象）

*这种方法会快一些*

## 垃圾回收的算法 ##

**基本的回收算法：**  
空间维度：标记－清除、标记－压缩、标记-复制、增量回收、分代回收  
时间维度：串行回收、并发回收、并行回收

**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。

**停止-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到底选择了哪种方法？**  
实际上，JVM采用了“自适应的、分代的、停止-复制、标记-清除”的算法。  
重点在与自适应，JVM会跟踪标记-清除的算法，如果堆中出现许多碎片，会自动切换至停止-复制的算法；如果所有对象都很稳定，但是效率降低的话，JVM会自动切换至标记-清除的算法。

参考：https://www.jianshu.com/p/99772ad092d3