JVM那些事兒，GC（二）

我是方圓，簡單入入JVM的門兒

1. GC的作用範圍

2. 四種GC算法

1. 引用計數算法
   對象創建的時候，就給對象綁定一個計數器。每當有一個引用指向該對象時，計數器加一；每當有引用消除時，計數器減一。在沒有引用，即計數器爲0時，這個對象被垃圾回收。（JVM的實現不採用這種算法）

• 優點：比較簡單；
• 缺點：無法解決對象循環引用的問題；需要佔用額外空間

2. 複製算法
   該算法應用於兩個倖存區中。每次只佔用其中一個倖存區，每進行一次MinorGC，將存活下來的對象複製到另一個空的倖存區(to)中，然後之前的倖存區被清空，稱爲to，而另一個由空變爲非空，稱爲From

• 優點：不產生內存碎片
• 缺點：有一部分內存浪費（to區）

3. 標記清除算法
   
   這個算法分爲如下兩個階段，標記階段：遍歷所有的GC Roots，並將所有的存活對象進行標記(這裏簡單說一下可達性分析算法，只有對象可達的纔會被標記）；清除階段：將遍歷堆中所有的對象，將沒有被標記的對象清除。

• 優點：相比於引用計數算法，開銷更小
• 缺點：算法複雜度較高，效率比較低；沒有移動對象，這種方式清理出的內存不是連續的（碎片化)

4. 標記整理算法
   標記整理算法是標記清除算法的改進版，適用於老年代的垃圾回收。它們在標記階段做的工作是相同的，只不過在第二個階段，該算法並沒有直接對死亡的對象進行清理，而是對所有存活的對象進行整理，放到一處存儲空間，然後再把剩下的死亡對象全部清除。

標記：從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記
清除：移動所有存活的對象，並且按照內存地址次序依次排列，然後將末端內存地址以後的內存全部回收

• 優點：不產生碎片空間，解決了標記清除算法碎片化的問題
• 缺點：若存活的對象很多，則效率很低

3. 什麼對象會晉升到老年代？

• 默認情況經歷15次Minor GC依然存活的對象
• Surivor區中存放不下的對象
• 新生成的大對象（-XX：PretenuerSizeThreshold 這個參數可以調節對象大小的閾值，超過這個閾值則會被放在老年代）

4. 常用的調優參數

• -XX: SurvivorRatio Eden和Survivor的比值，默認8：1
• -XX:NewRatio 老年代和年輕代內存大小的比值，默認2：1
• -XX:MaxTenuringThreshold 對象從年輕代晉升到老年代，經過的GC次數的閾值
• -XX:+PretenuerSizeThreshold 大對象直接放入老年代文件大小的閾值

5. 觸發Full GC的條件

1. 老年代空間不足
2. 調用System.gc();
3. 永久代空間不足（JDK1.7及之前）
4. CMS GC時出現 promotion failed，concurrent mode failure
5. Minor GC 晉升到老年代的平均大小大於老年代剩餘空間
6. 使用RMI來進行RPC或管理的JDK應用，每小時執行1次Full GC

6. Stop-the-world 和 Safepoint

1. Stop-the-world

JVM進行任何GC都會停止應用程序的執行，多數GC的優化就是減少了Stop-the-world來提高性能

2. Safepoint

安全點是對象引用關係不會發生變化的點，產生安全點的地方，方法調用；循環跳轉；異常跳轉等，線程停頓就需要停在安全點處

7. JVM的運行模式

1. Server：啓動慢，運行快（重量級虛擬機）
2. Client：啓動快，運行慢（輕量級虛擬機，可用java -version命令查看）

8. 常見的垃圾收集器

8.1 年輕代常見的垃圾收集器

1. Serial收集器（-XX:+UseSerialGC，複製算法）
   單線程垃圾收集，必須暫停所有的工作線程
   簡單高效，Client模式下默認使用的年輕代收集器
2. ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC，複製算法）
   多線程收集，其餘的行爲和Serial收集器一樣
   單核執行效率不如Serial收集器，在多核下優勢明顯
3. Parallel Scavenge收集器（-XX:+UseParallelGC，複製算法）
   更關注吞吐量，適合用於後臺服務，更好的利用CPU，而不適合用於交互（吞吐量=執行代碼的時間/（執行代碼的時間 + 垃圾回收的時間）
   在多核情況下優勢明顯，是Server默認使用的年輕代收集器

8.2 老年代常見的垃圾收集器

1. Serial Old收集器（-XX:+UseSerialOldGC，標記-整理算法）
   單線程垃圾收集，必須暫停所有的工作線程
   簡單高效，Client模式下默認老年代收集器
2. Parallel Old收集器（-XX:+UseParallelOldGC，標記-整理算法）
   多線程下，吞吐量優先
3. CMS收集器（-XX:+UseConcMarkSweepGC，標記-清除算法）
   很屌的收集器，幾乎能與工作線程同時進行，減少了Stop-the-world的時間

8.3 年輕代和老年代都能用的收集器

• GarbageFirst收集器（-XX:+UseG1GC，複製算法+標記整理算法）
• 特點：並行和併發；分代收集；可預測的停頓；空間整合
• 工作方式：將整個Java堆內存劃分成多個大小相同的Region，年輕代和老年代不再物理隔離

同系列

JVM那些事兒，這些必會的知識點（一）

參考文獻

JVM的四種GC算法

JVM:GC（垃圾回收算法）