JVM：垃圾回收算法和垃圾收集器

旧城等待， 2023-06-23 06:57 33阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  垃圾回收算法
 *   *  标记清除法
     *  复制算法
     *  标记-整理法
     *  分代收集
 *  垃圾收集器
 *   *  Serial收集器
     *  ParNew收集器
     *  Parallel收集器
     *  CMS收集器
     *  G1收集器
 *  常用参数配置

# 垃圾回收算法 #

## 标记清除法 ##

首先标记出需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。

1.  效率低
2.  回收后会产生大量内存碎片（不连续的内存空间）；之后需要分配较大对象（如数组）时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾回收。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 复制算法 ##

将内存空间平分为两部分，每次只使用其中一块。每次回收时，将存活对象复制到另外一块区域，然后清理原先那一块已使用的内存空间一次性清除掉。

1.  可用内存空间缩小为一半；
2.  当大量对象是存活对象时，需要复制的对象太多，效率低。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 标记-整理法 ##

也叫标记压缩法。  
将存活对象整体向一侧移动，然后将存活对象边界以外的对象全部清理掉。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 分代收集 ##

将Java堆分为年轻代和年老代，然后在各自的区域使用各自合适的算法：  
年轻代：大量垃圾对象，少量存活对象，适用复制算法  
年老代：大量存活对象，少量垃圾对象，适用标记-整理法或标记清除法。

# 垃圾收集器 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
垃圾收集器的作用：

1.  在java堆，为新创建的对象分配空间；
2.  在java堆中，回收没用的对象占用的空间。

性能指标：

1.  最大停顿时长：垃圾回收导致应用停顿时间的最大值
2.  吞吐率：垃圾回收总时长与应用运行时长的比例。

判断对象是否存活

1.  引用计数法：当引用计数为0时，则认为是可回收。无法解决循环引用问题；
2.  可达性分析：从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。（其实就是一层接一层的对象引用）  
    当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则认为该对象是不可用的不可达对象。

Minor GC：年轻代的垃圾回收  
Major GC：老年代的垃圾回收，经常伴随至少一次的Minor GC

## Serial收集器 ##

串行回收，最古老的、最稳定以及效率高。  
新生代使用复制算法，老年代使用标记-压缩法。使用过程会造成stop the world（服务暂停）  
参数控制：-XX:+UseSerialGC 串行收集器  
![在这里插入图片描述][20191217214627493.png]  
![在这里插入图片描述][20191217214636297.png]

## ParNew收集器 ##

Serial的多线程版本。唯一的区别：新生代并行，年老代串行。  
参数控制：-XX:UseParNewGC  
\-XX:ParallelGCThreads 限制线程数量  
![在这里插入图片描述][2019121721465381.png]  
![在这里插入图片描述][20191217214651100.png]

## Parallel收集器 ##

类似ParNew收集器，但更关注吞吐量，虚拟机会动态调整参数以提供最合适的停顿时间或最大的吞吐量；也可以通过参数控制GC的时间不大于多少毫秒或比例。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

## CMS收集器 ##

Concurrent Mark Sweep收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。  
基于标记清除法实现的，分为以下4个步骤：  
a. 初设标记  
b. 并发标记  
c. 重新标记  
d. 并发清除  
参数控制：-XX:+UseConcMarkSweepGC  
\-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection FULL GC后，进行一次碎片整理；整理过程是独占的，会造成停顿时间变长  
\-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction 设置几次FULL GC之后进行一次碎片整理  
\-XX:ParallelCMSThreads 设置CMS的线程数量（一般约等于可用CPU数）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## G1收集器 ##

G1与其他收集器在内存分布上有着很大的差别：G1将整个java堆分为多个大小相等的独立区域（Region），每个区域可能是E、S或O的一种，虽然也保留了年轻代和年老代的划分，但是在回收时是以Region为单位的。  
G1的新生代收集与ParNew类似，当新生代占用达到一定的比例时，会触发垃圾回收。在回收过程中，剩余的空间仍然可以使用。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

1.  G1采用标记-整理法
2.  可预测停顿：G1回收的第4步，它是“选择一些内存块”，而不是整代内存来回收，这是G1跟其它GC非常不同的一点，其它GC每次回收都会回收整个Generation的内存(Eden, Old), 而回收内存所需的时间就取决于内存的大小，以及实际垃圾的多少，所以垃圾回收时间是不可控的；而G1每次并不会回收整代内存，到底回收多少内存就看用户配置的暂停时间，配置的时间短就少回收点，配置的时间长就多回收点；
3.  把几块大内存块的回收问题，变成了几百块小内存的回收问题，使得回收算法可以高度并行化。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NneXVhbnNoaQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
可进行搭配的垃圾收集器组合图

# 常用参数配置 #

\-Xmx3550m：最大堆内存为3550M  
\-Xms3550：初设堆内存为3550M  
\-Xmn2g：设置年轻代大小为2G  
整个堆=年轻代+年老代+持久代。Sun官方推荐配置整个堆的3/8  
\-Xss1m：设置每个线程的堆栈大小  
\-XX:NewRatio=4：设置年轻代与年老代的比例。设置为4，则年轻代：年老代=1:4  
\-XXSurvivorRatio=4：设置Eden与Survivor的比例  
设置为4，则两个Survivor区与一个Eden的比值为2:4  
\-XX:MaxPermSize=16m：设置持久代大小为16m  
\-XX:MaxTenuringThreshold=15：设置垃圾最大年龄  
在Survivor区进行多少次复制之后进入年老代。

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