我们来聊聊JVM垃圾回收

你的名字 2023-06-30 02:59 8阅读 0赞

## 我们的对象被分配在哪里 ##

首先来看这么一段代码：

public class Test { 
        private static Teacher teacher = new Teacher();
    
        public static void main(String[] args) { 
           load();
        }
    
        public static void load() { 
            User user = new User();
        }
    }

上面的对象分配如下  
![在这里插入图片描述][20200114225510673.png]  
首先是静态类变量分配在方法区中，然后在堆新生代创建Teacher，由teacher指向  
其次是在main方法中执行 load方法，在java虚拟机栈压栈，创建一个load栈帧，栈帧中包含user局部变量，同时在堆内存中创建User实例对象，由user指向User实例对象  
需要注意的是基本所有的对象创建都是在新生代，除非是大对象直接进入老年代

## GC分类 ##

gc一般分为miner gc 和full gc

*  miner gc：发生在新生代的垃圾回收，速度较快
 *  full gc： 发生在老年代的垃圾回收，速度很慢

## 什么时候发生GC ##

*  什么时候触发miner gc?  
    可以看到在load方法执行后，出栈，user变量销毁，User对象就没有有变量指向了，成了需要回收的垃圾对象。当新生代里的对象越来越多，都快满了，此时就会触发垃圾回收，把新生代没有人引用的对象给回收掉，释放内存空间。这个过程叫miner gc。
 *  什么时候触发full gc呢？  
    有如下几个条件

1.  老年代可用内存小于新生代全部对象大小，没有开启空间担保参数
2.  老年代可用内存小于历次新生代GC后进入老年代的平均对象大小
3.  新生代Minor GC后存活对象大于Survivor，进入老年代，此时老年代内存不足
4.  老年代占比默认超过92%

## 聊聊GC收集算法 ##

我们GC垃圾回收会如何回收呢？一般有如下几种算法

1.  复制算法  
    简单来说将新生代内存分为两块，S1快用于存放现在存活的对象，发生垃圾回收后就把S1存活的对象复制到S2,清空S1,后续新建的对象分配到S2，下次垃圾回收清空S2如此循环  
    ![在这里插入图片描述][20200114230341928.png]  
    这种算法的缺点很明显，假如我们给新生代1G的内存空间，那么只有512MB的内存空间是可以用的
2.  标记清除算法  
    这种算法就是我们在新生代中将存活的对象标记出来，然后直接清除，这样看好像是用到了所有内存  
    ![在这里插入图片描述][20200114232025199.png]  
    这样我们只需要将user对象清除就好了，但是会带来另一个问题：内存碎片，由于这些存活的对象分布不均，产生了许多内存碎片也会造成大量内存浪费

## 复制算法的优化 ##

复制算法的缺点很明显，我们如何优化呢，将年轻代分为 ：Eden区和Survivor区  
![在这里插入图片描述][2020011423241535.png]  
每次分配对象在Eden区分配，当Eden区满了后就将Eden存活的对象和Survivor存活的对象移到另一个Survivor，这样可以保证使用内存为Eden区和一个Survivor,减少了内存的浪费，同时每次都是清除Eden和一个Survivor，不会产生内存碎片

## 垃圾收集器 ##

目前主要的垃圾收集器有如下几种

1.  Serial收集器  
    使用新生代垃圾回收期，单线程收集，适合用于单核CPU操作系统使用。目前都是多核系统，所以Serial收集器基本已经被淘汰了  
    ![在这里插入图片描述][20200209164335481.png]
2.  Serial Old收集器  
    老年代垃圾回收器，也是单线程收集，同Serial收集器一样，不同的是Serial Old还会用到，就是当老年代发生Concurrent Mode Failure，系统就会由CMS垃圾收集器强制切换使用Serial Old收集器  
    ![在这里插入图片描述][20200209164354365.png]
3.  ParNew收集器  
    目前用的最多的新生代垃圾收集器，多线程收集，收集线程默认和CPU核数保持一致，如果要设置可通过参数 -XX:ParallelGCThreads设置，采用的算法是优化的复制算法  
    ![在这里插入图片描述][20200209164411550.png]
4.  CMS收集器  
    目前使用最多的老年代垃圾收集器，CMS垃圾收集器过程比较复杂包括这五个过程：
    
    1.  初始标记：这个阶段会Stop the World，作用就是标记处所有的GC Roots直接引用的对象，但是耗时不会太多，因为仅仅标记GC Roots直接引用的对象
    2.  并发标记：这个阶段不会发生Stop the World，作用是已存在对象进行GC Root追踪，耗时最久，因为需要追踪所有对象是否从根源上被GC Roots引用，但是不用担心，因为这时候系统是可以运行的
    3.  重新标记：这个阶段会Stop the World，作用就是标记因为并发标记系统运行新增的存活对象和垃圾对象，耗时不多，因为2阶段已经标记大量对象，这里只是标记新增的少量对象
    4.  并发清除：这个阶段不会Stop the World，作用就是清理标记出来的垃圾对象，耗时会很久，但是系统可以运行，所以不用担心
    5.  碎片整理：这个阶段也会 Stop the World。默认每次full gc后都会对内存进行整理，因为使用的标记清除算法，会产生内存碎片，所以需要碎片整理。是否需要每次full gc后整理还是full gc几次后整理可由参数 --XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 设置  
         CMS对full gc作了大量优化，就是为了减少full gc时间，但是full gc时间相对minor gc来说时间还是很久，所以一般jvm调优就是尽量减少full gc。其次CMS垃圾收集器也是有一些缺点的：  
        1.耗用CPU，CMS默认垃圾回收线程数量：（CPU核数 + 3） / 4
    6.  浮动垃圾：并发清除阶段系统继续运行，然后一些对象进入老年代，同时又变成垃圾对象，CMS只会回收之前标记出来的垃圾对象，这些浮动垃圾需要下次full gc才能回收  
        ![在这里插入图片描述][20200209164550385.png]
5.  G1垃圾收集器  
    最新的G1垃圾收集器，统一收集新生代和老年代，和传统的几种垃圾收集器有所不同又有所相同，G1垃圾收集器是把堆内存分为很多个Region，其中Region即有新生代，也有老年代，而且Region也不是固定的  
    ![在这里插入图片描述][20200209164038565.png]

G1和CMS后续会对这些垃圾收集器作详细说明

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