java垃圾回收算法和经典垃圾收集器

待我称王封你为后i 2024-03-02 08:16 93阅读 0赞

> 主要总结jvm中的垃圾收集算法和垃圾收集器

#### 文章目录 ####

*  一、jvm实用工具
 *   *  1.查看和修改jvm配置
     *  2.使用MAT工具打开后发现占用内存很少
 *  二、垃圾收集算法
 *   *  1.标记-清除算法
     *  2.标记-复制算法
     *  3.标记-整理算法
 *  三、垃圾收集器
 *   *  新生代收集器
     *   *  1.Serial
         *  2.ParMew
         *  3.Parallel Scavenge
     *  老年代收集器
     *   *  1.Serial Old
         *  2.Parallel Old
         *  3.CMS
     *  混合收集器
     *   *  1.G1

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`垃圾收集算法：`  
`标记-清除算法`  
`标记-复制算法`  
`标记-整理算法`

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## 一、jvm实用工具 ##

### 1.查看和修改jvm配置 ###

# 查看14进程的所有jvm配置
    	jinfo -flags 14
    	# 查看某一项配置，比如查看dump文件路径
    	jinfo -flag HeapDumpPath 14
    	# 增加gc日志打印相关的jvm配置（删除则使用-号）
    	jinfo -flag +PrintGC 14 			// 开启gc日志
    	jinfo -flag +PrintGCDetails 14		// 打印详情
    	jinfo -flag +PrintGCDateStamps 14	// 格式化时间
    	jinfo -flag +HeapDumpBeforeFullGC 14	// fgc前dump
    	jinfo -flag HeapDumpPath=/logs/dump_xxx.bin 14 // 设置dump路径

如果不清楚具体的配置项的名称，可以通过以下命令进行过滤查找（以下manageable为关键字）：

java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep manageable

### 2.使用MAT工具打开后发现占用内存很少 ###

默认不显示不可达对象。打开MAT的设置，reference，保留不可达的对象。如果实时设置不生效，尝试重新打开dump文件。

## 二、垃圾收集算法 ##

### 1.标记-清除算法 ###

### 2.标记-复制算法 ###

### 3.标记-整理算法 ###

## 三、垃圾收集器 ##

垃圾收集器也分为新生代收集器和老年代收集器，目前比较常用的有以下，在jvm运行时几乎也都是两个收集器同时配置运行：  
![经典的垃圾收集器][04be4d7fcf394f21bb329f7049131b87.png]

### 新生代收集器 ###

#### 1.Serial ####

最基础、历史最悠久的收集器。曾经在1.3是HotSpot新生代收集器的唯一选择。  
采用复制算法。  
生产组合：Serial/Serial Old

#### 2.ParMew ####

实质上是Serial收集器的多线程并行版本，很多Serial收集器的jvm控制参数、算法、分配规则等也都完全一致。  
采用复制算法。  
生产组合：ParNew/Serial Old  
ParNew/CMS

#### 3.Parallel Scavenge ####

一款新生代收集器，基于**标记-复制**算法实现，也是能够并行收集的多线程收集器。CMS等收集器的关注点是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而Parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量（throughput），也被称为“**吞吐量优先收集器**”。  
吞吐量 = 运行用户代码时间 / 运行用户代码时间 + 运行垃圾收集时间  
生产组合：Parallel Scavenge / Parallel Old

**总结：新生代收集器常用复制算法**

### 老年代收集器 ###

#### 1.Serial Old ####

作为Serial收集器的老年代版本，是一个单线程收集器，使用标记-整理算法。  
生产组合：Serial/Serial Old

#### 2.Parallel Old ####

是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多线程并发收集，基于标记-整理算法实现，1.6才开始提供。  
生产组合：Parallel Scavenge / Parallel Old

#### 3.CMS ####

CMS（Concurrent Mark Swep）并发-标记-清除收集算法是一种以获取**最短回收停顿时间**为把目标的收集器，是1.8版本常用的老年代回收器。  
整个垃圾清理过程主要分为四步：

*  初始标记(CMS Initial Mark)
 *  并发标记 CMS-concurrent
 *  重新标记(CMS Final Remark)
 *  并发清除CMS-concurrent-sweep  
    在打印出GC日志可以观察到如下GC过程：

2023-09-15T16:58:11.672+0800: [GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 643954K(701184K)] 661721K(777920K), 0.0067740 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    2023-09-15T16:58:11.678+0800: [CMS-concurrent-mark-start]
    2023-09-15T16:58:11.853+0800: [GC (Allocation Failure) 2023-09-15T16:58:11.853+0800: [ParNew: 75932K->8512K(76736K), 0.0570174 secs] 719886K->678318K(777920K), 0.0571620 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.06 secs] 
    2023-09-15T16:58:11.989+0800: [CMS-concurrent-mark: 0.252/0.310 secs] [Times: user=0.50 sys=0.00, real=0.31 secs] 
    2023-09-15T16:58:11.989+0800: [CMS-concurrent-preclean-start]
    2023-09-15T16:58:11.995+0800: [CMS-concurrent-preclean: 0.006/0.006 secs] [Times: user=0.01 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    2023-09-15T16:58:11.995+0800: [CMS-concurrent-abortable-preclean-start]
    2023-09-15T16:58:12.347+0800: [CMS-concurrent-abortable-preclean: 0.052/0.352 secs] [Times: user=0.10 sys=0.01, real=0.36 secs] 
    2023-09-15T16:58:12.349+0800: [GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 32938 K (76736 K)]2023-09-15T16:58:12.349+0800: [Rescan (parallel) , 0.0162113 secs]2023-09-15T16:58:12.365+0800: [weak refs processing, 0.0027552 secs]2023-09-15T16:58:12.368+0800: [class unloading, 0.1680965 secs]2023-09-15T16:58:12.536+0800: [scrub symbol table, 0.0499563 secs]2023-09-15T16:58:12.586+0800: [scrub string table, 0.0075458 secs][1 CMS-remark: 669806K(701184K)] 702744K(777920K), 0.2450178 secs] [Times: user=0.23 sys=0.01, real=0.24 secs] 
    2023-09-15T16:58:12.594+0800: [CMS-concurrent-sweep-start]
    2023-09-15T16:58:12.770+0800: [CMS-concurrent-sweep: 0.176/0.176 secs] [Times: user=0.30 sys=0.03, real=0.18 secs] 
    2023-09-15T16:58:12.770+0800: [CMS-concurrent-reset-start]
    2023-09-15T16:58:12.772+0800: [CMS-concurrent-reset: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

jinfo -flags 15命令查询结果可以看到CMS的配置默认和ParNew组合使用：  
![在这里插入图片描述][7dd480215ef645a7a666225b3f228f01.png]  
生产组合：ParNew/CMS

### 混合收集器 ###

#### 1.G1 ####

在G1出现之前，垃圾收集的目标范围要么是整个**新生代（Minor GC）**，要么是整个**老年代（Major GC）**，再要么就是**整个java堆（Full GC）**。而G1收集器是面向堆内存任何部分来组成回收集进行回收，衡量标准不是属于哪个分代，而是哪块内存中存放的垃圾数量最多，回收收益最大，这就是G1收集器的**Mixed GC**模式。

G1将连续的java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），每个region都可以根据需要扮演新生代的Eden空间，Survivor空间或者老年代空间。

Region中还有一类特殊的Humongous区域，抓门用来存储大对象。G1认为只要大小超过一个Region容量一半的对象即可判定为大对象。

从整体上来看G1是基于“标记-复制算法”实现，但从局部（两个Region）之间上看又是基于“标记-整理”算法实现的，但都意味着G1运行期间不会产生内存空间碎片。

![在这里插入图片描述][1d2f12ac85a9492fbee6529bafa29209.png]

其他垃圾收集器：

1.  Shenandoah（低延时收集器）
2.  ZGC（低延时收集器，jdk11加入，基于Region，使用了读屏障、染色指针、内存多重映射等技术实现可并发的标标记-整理算法的）
3.  Epsilon

[04be4d7fcf394f21bb329f7049131b87.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/b90518f6f87f4e57a43e6f57441ff6ee.png
[7dd480215ef645a7a666225b3f228f01.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/8e11cf409f0c4c8ab11a0adf90a7c259.png
[1d2f12ac85a9492fbee6529bafa29209.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/02/9b9c4bc3de3444e194da2b3f14c8dbff.png