幾個問題搞懂Java垃圾回收

主流的JVM(HotSpot)採用的是分代收集算法。

 

分什麼代?

young->old->permanent

 

0,Java內存模型是什麼樣的?

 

一圖勝千言:

 

這個圖中不包含 堆外內存:計算機的物理真實內存。

 

1,垃圾回收有幾個分類?

Minor GC :一般在年輕代發生

Full GC == Major GC 指的是對老年代/永久代的 stop the world的GC

Full GC本身不會先進行Minor GC,我們可以配置,讓Full GC之前先進行一次Minor GC,因爲老年代很多對象都會引用到新生代的對象,先進行一次Minor GC可以提高老年代GC的速度。比如老年代使用CMS時,設置CMSScavengeBeforeRemark優化,讓CMS remark之前先進行一次Minor GC。

CMS,全稱Concurrent Mark and Sweep,用於對年老代進行回收,目標是儘量減少應用的暫停時間,減少full gc發生的機率,利用和應用程序線程併發的垃圾回收線程來標記清除年老代。CMS並非沒有暫停,而是用兩次短暫停來替代串行標記整理算法的長暫停。

2,回收算法有幾種?

標記清除算法Mark-Sweep:先標記,再刪除,兩次掃描(效率低,碎片嚴重)

複製算法Copying:把一次沒有回收的複製到另外的區域(空間換時間)

標記整理算法 Mark-Compact:先標記,再移動(大量小對象則不適合)

分代收集算法 Generational Collection:按內存區域實施不同的垃圾回收算法

3,具體執行回收的回收器有幾種?

串行回收器 (Serial Garbage Collector)-stw(stop the world)

新生代複製算法、老年代標記-壓縮

串行:ParNew收集器

新生代並行,老年代串行;新生代複製算法、老年代標記-壓縮

並行:Parallel收集器

新生代複製算法、老年代標記-壓縮

並行:Parallel Old 收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多線程和“標記-整理”算法

併發標記掃描CMS收集器

從名字(包含“Mark Sweep”)上就可以看出CMS收集器是基於“標記-清除”算法實現的,它的運作過程相對於前面幾種收集器來說要更復雜一些,整個過程分爲4個步驟,包括:
初始標記(CMS initial mark)
併發標記(CMS concurrent mark)
重新標記(CMS remark)
併發清除(CMS concurrent sweep)
其中初始標記、重新標記這兩個步驟仍然需要“Stop The World”。初始標記僅僅只是標記一下GC Roots能直接關聯到的對象,速度很快,併發標記階段就是進行GC Roots Tracing的過程,而重新標記階段則是爲了修正併發標記期間,因用戶程序繼續運作而導致標記產生變動的那一部分對象的標記記錄,這個階段的停頓時間一般會比初始標記階段稍長一些,但遠比並發標記的時間短。
由於整個過程中耗時最長的併發標記和併發清除過程中,收集器線程都可以與用戶線程一起工作,所以總體上來說,CMS收集器的內存回收過程是與用戶線程一起併發地執行。老年代收集器(新生代使用ParNew)

  優點:併發收集、低停頓
  缺點:產生大量空間碎片、併發階段會降低吞吐量

  注意:默認是併發標記收集器,當失敗後,就會使用 老年代的 Serial Old 垃圾回收器。

 -XX:+UseConcMarkSweepGC  使用CMS收集器

-XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection Full GC後,進行一次碎片整理;整理過程是獨佔的,會引起停頓時間變長
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction  設置進行幾次Full GC後,進行一次碎片整理
-XX:ParallelCMSThreads  設定CMS的線程數量(一般情況約等於可用CPU數量) 

G1收集器
G1是目前技術發展的最前沿成果之一,HotSpot開發團隊賦予它的使命是未來可以替換掉JDK1.5中發佈的CMS收集器。與CMS收集器相比G1收集器有以下特點:
(1). 空間整合,G1收集器採用標記整理算法,不會產生內存空間碎片。分配大對象時不會因爲無法找到連續空間而提前觸發下一次GC。
(2). 可預測停頓,這是G1的另一大優勢,降低停頓時間是G1和CMS的共同關注點,但G1除了追求低停頓外,還能建立可預測的停頓時間模型,能讓使用者明確指定在一個長度爲N毫秒的時間片段內,消耗在垃圾收集上的時間不得超過N毫秒,這幾乎已經是實時Java(RTSJ)的垃圾收集器的特徵了。
上面提到的垃圾收集器,收集的範圍都是整個新生代或者老年代,而G1不再是這樣。使用G1收集器時,Java堆的內存佈局與其他收集器有很大差別,它將整個Java堆劃分爲多個大小相等的獨立區域(Region),雖然還保留有新生代和老年代的概念,但新生代和老年代不再是物理隔閡了,它們都是一部分(可以不連續)Region的集合。
G1的新生代收集跟ParNew類似,當新生代佔用達到一定比例的時候,開始出發收集。和CMS類似,G1收集器收集老年代對象會有短暫停頓。
收集步驟:
1)、標記階段,首先初始標記(Initial-Mark),這個階段是停頓的(Stop the World Event),並且會觸發一次普通Mintor GC。對應GC log:GC pause (young) (inital-mark)
2)、Root Region Scanning,程序運行過程中會回收survivor區(存活到老年代),這一過程必須在young GC之前完成。
3)、Concurrent Marking,在整個堆中進行併發標記(和應用程序併發執行),此過程可能被young GC中斷。在併發標記階段,若發現區域對象中的所有對象都是垃圾,那個這個區域會被立即回收(圖中打X)。同時,併發標記過程中,會計算每個區域的對象活性(區域中存活對象的比例)。
4)、Remark, 再標記,會有短暫停頓(STW)。再標記階段是用來收集 併發標記階段 產生新的垃圾(併發階段和應用程序一同運行);G1中採用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)。
5)、Copy/Clean up,多線程清除失活對象,會有STW。G1將回收區域的存活對象拷貝到新區域,清除Remember Sets,併發清空回收區域並把它返回到空閒區域鏈表中。
6)、複製/清除過程後。回收區域的活性對象已經被集中回收到深藍色和深綠色區域。唯一和串行垃圾回收器不同的是,並行垃圾回收器是使用多線程來進行垃圾回收工作的。
 

4,相關參數如何設置的?

-XX:+UseParNewGC  ParNew收集器
-XX:+UseSerialGC    Serial Garbage Collector 串行垃圾回收器
-XX:+UseParallelGC    Parallel Garbage Collector並行垃圾回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC    CMS Garbage Collector併發標記垃圾回收器
-XX:ParallelCMSThreads=    CMS Collector – number of threads to use 併發標記垃圾回收器使用的線程數,通常是cpu個數
-XX:+UseG1GC    G1 Gargbage Collector 使用G1垃圾回收器
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參考文獻:https://blog.csdn.net/high2011/article/details/80177473

 

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