了解JVM中的GC

今天药忘吃喽~ 2022-09-03 14:25 187阅读 0赞

上一篇：  
[了解 JVM和JVM内存结构（JVM运行时数据区）][JVM_JVM_JVM]

上一篇博客我们对JVM的内存结构有了一个简单的认识，我们都知道Java是有GC自动对内存进行回收的，那GC到底是怎么工作的，对象在什么时候会被回收呢？  
本篇博客我们就来了解一下GC；

# GC #

Garbage Collector :垃圾收集器  
顾名思义,就是专门收集垃圾的。

# 什么是垃圾 #

简单来讲，没有任何引用指向的对象（没有任何用处的对象），就是垃圾，要被回收掉。

# 怎么判断一个对象是不是垃圾 #

**引用计数器法**

简单将就是一个对象每被另一个对象所引用，则计数器+1，解除引用后-1，如果一个对象的引用计数器为0，则视为垃圾。

**根可达性分析法**

根：又叫做 GC roots

先来看看JVM内存模型中哪些属于GC roots

*  虚拟机栈
 *  本地方法
 *  常量池
 *  方法区中的静态变量等

通过GC roots 根节点一直往下找，能找到的引用的对象都不是垃圾，其他的就都是垃圾。

如图所示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

其中，蓝色的就会被标记为非垃圾对象。其它的自然而然就是垃圾对象了。

--------------------

## 常见的垃圾回收算法 ##

**标记清除法**

先对内存扫描一遍，将是垃圾对象所在的区域标记一下，然后进行回收。

**缺点**：会产生不连续的空间

图示如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**拷贝清除法**  
将内存一分为二，只用一半的空间存放对象，当前使用的一半空间需要做内存回收时，先对这一半的空间进行扫描，将不是垃圾的对象拷贝到另一半空间，然后对现在这一半的空间整体进行回收。  
当另一半满了需要做内存回收时，则再走一遍上述过程，将不需要回收的对象拷贝到这一半，然后直接回收掉另一半空间。  
周而复始。

图示如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

**优点**：不会产生内存碎片  
**缺点**：浪费空间

**标记压缩法**：

在扫描的时候，将标记为垃圾的区域进行回收，然后把存活的对象挪到当前区域，同时遇到未使用的空间时，如果后面还有存活对象，则也挪到当前可使用区域。

图示如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**优点**：不会产生内存碎片  
**缺点**：效率相对较低

--------------------

## JVM 分代模型 ##

了解完常见的回收算法后，我们来看一下JVM的分代模型  
以 **JDK1.8** 默认垃圾回收器为例

JVM 将堆内存分为两代，**年轻代**和**老年代**。  
默认情况下，年轻代占堆大小的三分之一，老年代占堆大小的三分之二

如图所示  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

年轻代中又分为**伊甸区**和**幸存者区**，其中幸存者区又分为**S0**和**S1**区。伊甸区占年轻代大小的8/10，S0和S1分别占1/10

其中，新生代中的回收算法使用的是 **拷贝清除法** ，老年代中的回收算法是**标记压缩法**

我们来看一下一个对象从产生到被回收大概的过程是怎样的

先看一下新创建的对象是如何存放到堆中的，如图所示

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

> **full gc**: 整个堆的gc(包含年轻代和老年代),由于使用的是标记压缩法，效率较低，代价较大  
> **minor gc**: 也叫young gc:对年轻代进行gc,默认使用复制清除法，效率高

总结：新创建的对象会先往伊甸区中存放，绝大多数情况下都能放下，除非对象特别大且伊甸区放不下，会先对伊甸区**进行一次minor gc**，gc过后如果伊甸区能放下，放入伊甸区，还是放不下的话，则会尝试向老年代中存放，如果老年代也放不下，则会**先进一次full gc**, 回收过后如果老年代空间足够，放入老年代，老年代也放不下的话，报OOM异常。

再来看下GC的过程中是怎么处理对象的

当伊甸区容量达到一定的条件或者JVM虚拟机空闲时，会触发**minor gc**

**首次回收**时：会先使用 **根可达性分析法** 标记伊甸区中的**非垃圾对象**，然后将这些对象复制到**S0**区域，然后将整个伊甸区全部回收。

**再次回收**：先使用 **根可达性分析法** 找出**伊甸区和S0区**中非垃圾对象，将这些对象复制到**S1区**，然后直接将伊甸区和S0区全部回收

**再次回收**：先使用 **根可达性分析法** 找出**伊甸区和S1区**中非垃圾对象，将这些对象复制到**S0区**，然后直接将伊甸区和S1区全部回收

周而复始…

大致上就是使用上面的拷贝清除法来回收年轻代中的内存。需要注意的是，如果一个对象经历过15次（默认值是15）minor gc还没有被回收掉，就会将该对象移至**老年代**

老年代的回收就是上面的**标记压缩法**了，需要注意的是，当老年代没有足够的内存存放数据时，会先进行一次full gc，full gc之后如果仍然没有足够的空间存放对象，则会报出OOM异常。

一般Java开发工程师所说的JVM调优，实际上就是通过修改一些参数，以达到尽可能的减少full gc的次数的目的。

好了，到这里，我们对JVM内存回收算是有了一个基本的认识了。

--------------------

**如果你觉得本文对你有帮助，麻烦动动手指顶一下，可以帮助到更多的开发者，如果文中有什么错误的地方，还望指正，转载请注明转自[喻志强的博客][Link 1] ，谢谢！**

[JVM_JVM_JVM]: https://blog.csdn.net/yuzhiqiang_1993/article/details/118638704
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220829/2360c57ade704142a2490c5a950cbeb2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220829/8d3a121dd2ae4d53a7afb91e1c122f7c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220829/88ebe26530554a40b08f6b61c363c689.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220829/b0d602beb3344159968d50d63e1091db.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220829/93b593932a124038b8f71fe9f628e5f6.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l1emhpcWlhbmdfMTk5Mw_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220829/3d5889f336904a8b8b4add5da4bb89bd.png
[Link 1]: https://yuzhiqiang.blog.csdn.net/