Java中的内存管理和垃圾回收机制 (下)

以你之姓@ 2023-10-13 10:58 54阅读 0赞

> 内存管理和垃圾收集

微信搜索关注《Java学研大本营》，加入读者群，分享更多精彩

JavaTM 2 Platform, Standard Edition (J2SETM) 的优势在于执行自动内存管理，这为开发人员提供了防御，使其免受显式内存管理的复杂性和担忧。

![0560d7574fca273c24c0b6c905c00b08.png][]

### 并行GC ###

并行 GC（也称为吞吐量收集器）使用多个线程来执行垃圾收集。由于多线程，它比 Serial GC 更快，但 stop-the-world 暂停比 Serial 收集器发生得更多，但这些暂停比串行收集器暂停更短。HotSpot在引入并行GC的时候，在young collection（Minor GC）中使用并行stop-the-world收集，在old generation中仍然使用old serial single-threaded stop-the-world进行收集。

我们可以通过 –XX: UseParallelGC 启用并行收集。

![bb7aa86531d8d348a733e7e0b5870547.png][]

自从 JDK 7u4（Java 开发工具包 7 更新版本 4）引入了增强的并行 GC，其中旧代也由多个线程收集，这也会导致 STW。要使用该并行 GC，我们可以使用命令启用 –XX: UseParallelOldGC

![defd7855d6d09870fecc66edb5b22cc7.png][]

注意：请注意，从 JDK 7u4 起，ParallelOldGC 已成为默认 GC，从 Java 7 开始，启用 –XX: UseParallelOldGC 将自动启用 –XX: UseParallelGC，反之亦然。

并行GC使用多少个GC线程？

好吧，对于并行 GC，使用一个由硬件支持的线程数计算的分数，假设 X 是线程数，则分数将按 5/8 计算，其中

X 大于 8。

如果 X 小于 8，那么 X — 线程将被并行 GC 使用。

垃圾回收线程数可以通过命令控制

\-XX: ParallelGCThreads = 线程数

Parallel GC 对新生代执行 Mark-Copy，对老年代执行 Mark-sweep-compact。

促销造成的碎片化

由于多个线程执行收集并将活动对象提升到年老代，并且每个线程在永久空间中占用一个提升缓冲区（TLAB）。这些缓冲区中的永久空间划分将导致一些碎片。为了最小化碎片的影响，我们可以增加堆的大小并减少线程数。

现在让我们以并行 GC 为例

java –XX: +UseParallelGC –XX: +PrintGCDetails com.home.pkg.MyClassName

![ff87b98cfa65a979f4480b546246854f.png][]

*  \[GC（分配失败）——意味着有一个次要的 GC 运行，它使用名为“PSYoungGen”的垃圾收集在年轻代上运行，它显示年轻代在 GC 之前的使用量为 919K，之后为 498K，而总计为 1024K。在次要 GC 中，使用了标记复制算法。
 *  \[Full GC\] — 表示发生了一次主要的 GC，年轻代的使用量从 834K -> 824K 减少，而老年代的使用量减少到 500K -> 498K 如您所见，实时时间小于用户 + 系统时间，这表明 GC 使用了多线程。在并行 GC 中，实时将始终接近用户时间 + 系统时间 / 线程数。

### CMS GC（并发标记清除） ###

Concurrent-Mark-Sweep GC 也称为 Mostly-Concurrent-Mark-Sweep GC 是一种垃圾收集器，它是为老年代中的最小停止世界暂停而引入的。在新一代 CMS GC 中，使用标记复制算法使用相同的并行方法，并且在次要 GC 期间所有应用程序都被阻止。b/w 并行和 CMS GC 的主要区别在于主要收集，在老一代中使用并发标记清除算法，其中暂停非常少。除了两次小的停顿外，CMS 通常在老年代并发地完成所有工作，这就是为什么它被称为主要并发垃圾收集器的原因。

第一个 stop-the-world 事件发生在初始标记阶段，它停止所有应用程序。在发生允许其他线程和进程并发运行的并发标记之后，当并发标记完成时，然后运行停止世界的 Remark 阶段，标记所有那些被初始标记遗漏的对象。在最后阶段死对象被同时移除/清除，最后阶段也不会停止其他线程或进程。

在 CMS 的初始版本中，标记仅发生在单线程中，但我们也可以启用 CMS GC 在并行线程中执行标记以提高性能，方法是将 VM 参数添加为 –XX: CMSParallelInitialMarkEnable, -XX: CMSParallelRemarkEnable 但现在这些是当我们通过 –XX 使用 CMS GC 时自动启用：UseConcMarkSweepGC

![d1ae863b6d4d1f13c6a437e9b434a01d.png][]

### 老年代碎片化 ###

由于 CMS 在老年代执行并发标记清除，因此它会导致碎片，当老年代已满时可以从串行单线程垃圾收集中删除碎片，这也需要停止世界。下面以CMS GC为例，java –XX: + UseConcMarkSweepGC –XX: +PrintGCDetails com.home.pkg.MyClassName

![83d79af13af93fe40ee7c47ae3ed1e9e.png][]

### G1- 垃圾优先 GC ###

G1- Garbage first 是为垃圾收集期间的最小暂停而设计的。G1GC 是唯一一个 STW 暂停时间可预测和可配置的垃圾收集器。对于任何给定的时间跨度范围，我们可以将 G1-GC STW 暂停时间配置为不超过 x 毫秒。

例如，Garbage collection 在任何 5 秒内都不会执行超过 2 毫秒的 STW \[STW pause should be only 2 milliseconds for every 5 seconds\]。

G1 GC 有不同的堆泛化安排，G1 GC 将堆分成小堆部分（更可能是 2084）小堆区域。在这种泛化安排中，G1GC 避免使用连续的新生代或老年代。那些小堆区域可能是伊甸园空间或生存或永久空间。它们用于服务对象和伊甸园区域和生存区域的逻辑表示或集合称为新生代，而永久区域集合称为老年代。

这里可以看到G1对Heap内存区域的安排——Garbage first GC，

![2316275dde3de74c7c60cc8dde92adf0.png][]

G1 中的垃圾收集是如何工作的——GC？

那么在 G1 中——GC 垃圾并没有从整个堆中收集，而是垃圾收集从一组称为收集集的区域中递增地发生。在每个暂停中，一个单独的收集集垃圾收集可能包含一些伊甸园区域以及旧区域。

G1-GC 中的集合集是如何构建的？

G1-GC 的另一个创新是，在其并发阶段，它会估计每个区域的实时数据量，并根据这些估计建立收集，然后 G1-GC 首先对那些垃圾最多的收集执行垃圾收集，这就是为什么它被称为垃圾优先——收集器。

![e99f59c5d74ad872761466e1a0aba336.png][]

通过使用 G1 –GC，我们摆脱了那些长时间的 SWT 停顿，在完整的新生代或老年代进行垃圾收集时使用。让我们在前面的示例中执行 G1 –GC，java –XX: + UseG1GC –XX: +PrintGCDetails com.home.pkg.MyClassName

![ee50ae02c93b14f0bcb87fecb176a0b1.png][]

### G1 疏散阶段——完全年轻 ###

在应用程序启动时，G1 最初处于完全年轻阶段，当 Eden 空间填满时，G1 GC 在收集集上运行并通过停止应用程序线程（STW）复制附近生存空间中的活动对象，如果附近没有找到生存区域，然后附近的任何区域都成为生存。将这些对象复制到生存的阶段称为疏散阶段，在该阶段花费的时间称为疏散暂停。

从上面的统计数据来看，G1 - Evacuation pause 是仅用于清理年轻代的时间，暂停持续时间为 0.00226 秒。

Parallel Time是 2 个线程对整个进程执行的实时时间。

G1 –GC 使用我们之前讨论的相同 CMS 方法，它执行初始标记，然后执行并发标记和重新标记阶段，最后执行未使用对象的清理。

### 推荐书单 ###

#### 《项目驱动零起点学Java》 ####

《项目驱动零起点学Java》共分 13 章，围绕 6 个项目和 258 个代码示例，分别介绍了走进Java 的世界、变量与数据类型、运算符、流程控制、方法、数组、面向对象、异常、常用类、集合、I/O流、多线程、网络编程相关内容。《项目驱动零起点学Java》总结了马士兵老师从事Java培训十余年来经受了市场检验的教研成果，通过6 个项目以及每章的示例和习题，可以帮助读者快速掌握Java 编程的语法以及算法实现。扫描每章提供的二维码可观看相应章节内容的视频讲解。

《项目驱动零起点学Java》贯穿6个完整项目，经过作者多年教学经验提炼而得，项目从小到大、从短到长，可以让读者在练习项目的过程中，快速掌握一系列知识点。

马士兵，马士兵教育创始人，毕业于清华大学，著名IT讲师，所讲课程广受欢迎，学生遍布全球大厂，擅长用简单的语言讲授复杂的问题，擅长项目驱动知识的综合学习。马士兵教育获得在线教育“名课堂”奖、“最受欢迎机构”奖。

赵珊珊，从事多年一线开发，曾为国税、地税税务系统工作。拥有7年一线教学经验，多年线上、线下教育的积累沉淀，培养学员数万名，讲解细致，脉络清晰。

[《项目驱动零起点学Java》(马士兵，赵珊珊)【摘要 书评 试读】- 京东图书京东JD.COM图书频道为您提供《项目驱动零起点学Java》在线选购，本书作者：，出版社：清华大学出版社。买图书，到京东。网购图书，享受最低优惠折扣!![icon-default.png?t=N5K3][icon-default.png_t_N5K3]https://item.jd.com/13607758.html][Java_ _ _- _JD.COM_Java_icon-default.png_t_N5K3_icon-default.png_t_N5K3_https_item.jd.com_13607758.html]

![1947a29b1ca779e8c8ebd62c383123b4.png][]

> > > > ### 精彩回顾 ###
> > 
> > [数据架构演进史（上）][Link 1]
> > 
> > [数据架构演进史（下）][Link 2]
> > 
> > [如何选择适合的后端框架][Link 3]

> > 微信搜索关注《Java学研大本营》
> > 
> > 访问【IT今日热榜】，发现每日技术热点

[0560d7574fca273c24c0b6c905c00b08.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0560d7574fca273c24c0b6c905c00b08.png
[bb7aa86531d8d348a733e7e0b5870547.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/bb7aa86531d8d348a733e7e0b5870547.png
[defd7855d6d09870fecc66edb5b22cc7.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/defd7855d6d09870fecc66edb5b22cc7.png
[ff87b98cfa65a979f4480b546246854f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ff87b98cfa65a979f4480b546246854f.png
[d1ae863b6d4d1f13c6a437e9b434a01d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d1ae863b6d4d1f13c6a437e9b434a01d.png
[83d79af13af93fe40ee7c47ae3ed1e9e.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/83d79af13af93fe40ee7c47ae3ed1e9e.png
[2316275dde3de74c7c60cc8dde92adf0.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2316275dde3de74c7c60cc8dde92adf0.png
[e99f59c5d74ad872761466e1a0aba336.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/e99f59c5d74ad872761466e1a0aba336.png
[ee50ae02c93b14f0bcb87fecb176a0b1.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ee50ae02c93b14f0bcb87fecb176a0b1.png
[icon-default.png_t_N5K3]: https://csdnimg.cn/release/blog_editor_html/release2.3.2/ckeditor/plugins/CsdnLink/icons/icon-default.png?t=N5K3
[Java_ _ _- _JD.COM_Java_icon-default.png_t_N5K3_icon-default.png_t_N5K3_https_item.jd.com_13607758.html]: https://item.jd.com/13607758.html
[1947a29b1ca779e8c8ebd62c383123b4.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1947a29b1ca779e8c8ebd62c383123b4.png
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzMDM3MjI3Nw==&mid=2247486741&idx=1&sn=517ba7d754622f7eb0faea16a6a6e354&chksm=c27a02cff50d8bd900503680cedcde21ae7525987f6d7dccbcec8da14282446a0964a7fd1d97&scene=21#wechat_redirect
[Link 2]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzMDM3MjI3Nw==&mid=2247486755&idx=1&sn=d6d655a966870e3ced25f1da1d309fc1&chksm=c27a02f9f50d8bef677c96f1b609717e572913833dc3039facbb4f27edadcf1421dac5857eb5&scene=21#wechat_redirect
[Link 3]: https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkzMDM3MjI3Nw==&mid=2247485911&idx=1&sn=33ccbc9f8c9f98de24e05cdae26767f7&chksm=c27a060df50d8f1bb9d16fc293b5bd94faabacf4763d20f60a4962e709f1bd60efae4dd5a4ec&scene=21#wechat_redirect