几个问题搞懂Java垃圾回收

主流的JVM(HotSpot)采用的是分代收集算法。

 

分什么代?

young->old->permanent

 

0,Java内存模型是什么样的?

 

一图胜千言:

 

这个图中不包含 堆外内存:计算机的物理真实内存。

 

1,垃圾回收有几个分类?

Minor GC :一般在年轻代发生

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

Full GC本身不会先进行Minor GC,我们可以配置,让Full GC之前先进行一次Minor GC,因为老年代很多对象都会引用到新生代的对象,先进行一次Minor GC可以提高老年代GC的速度。比如老年代使用CMS时,设置CMSScavengeBeforeRemark优化,让CMS remark之前先进行一次Minor GC。

CMS,全称Concurrent Mark and Sweep,用于对年老代进行回收,目标是尽量减少应用的暂停时间,减少full gc发生的机率,利用和应用程序线程并发的垃圾回收线程来标记清除年老代。CMS并非没有暂停,而是用两次短暂停来替代串行标记整理算法的长暂停。

2,回收算法有几种?

标记清除算法Mark-Sweep:先标记,再删除,两次扫描(效率低,碎片严重)

复制算法Copying:把一次没有回收的复制到另外的区域(空间换时间)

标记整理算法 Mark-Compact:先标记,再移动(大量小对象则不适合)

分代收集算法 Generational Collection:按内存区域实施不同的垃圾回收算法

3,具体执行回收的回收器有几种?

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

新生代复制算法、老年代标记-压缩

串行:ParNew收集器

新生代并行,老年代串行;新生代复制算法、老年代标记-压缩

并行:Parallel收集器

新生代复制算法、老年代标记-压缩

并行:Parallel Old 收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,使用多线程和“标记-整理”算法

并发标记扫描CMS收集器

从名字(包含“Mark Sweep”)上就可以看出CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的,它的运作过程相对于前面几种收集器来说要更复杂一些,整个过程分为4个步骤,包括:
初始标记(CMS initial mark)
并发标记(CMS concurrent mark)
重新标记(CMS remark)
并发清除(CMS concurrent sweep)
其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”。初始标记仅仅只是标记一下GC Roots能直接关联到的对象,速度很快,并发标记阶段就是进行GC Roots Tracing的过程,而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间,因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些,但远比并发标记的时间短。
由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中,收集器线程都可以与用户线程一起工作,所以总体上来说,CMS收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发地执行。老年代收集器(新生代使用ParNew)

  优点:并发收集、低停顿
  缺点:产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

  注意:默认是并发标记收集器,当失败后,就会使用 老年代的 Serial Old 垃圾回收器。

 -XX:+UseConcMarkSweepGC  使用CMS收集器

-XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection Full GC后,进行一次碎片整理;整理过程是独占的,会引起停顿时间变长
-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction  设置进行几次Full GC后,进行一次碎片整理
-XX:ParallelCMSThreads  设定CMS的线程数量(一般情况约等于可用CPU数量) 

G1收集器
G1是目前技术发展的最前沿成果之一,HotSpot开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉JDK1.5中发布的CMS收集器。与CMS收集器相比G1收集器有以下特点:
(1). 空间整合,G1收集器采用标记整理算法,不会产生内存空间碎片。分配大对象时不会因为无法找到连续空间而提前触发下一次GC。
(2). 可预测停顿,这是G1的另一大优势,降低停顿时间是G1和CMS的共同关注点,但G1除了追求低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型,能让使用者明确指定在一个长度为N毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒,这几乎已经是实时Java(RTSJ)的垃圾收集器的特征了。
上面提到的垃圾收集器,收集的范围都是整个新生代或者老年代,而G1不再是这样。使用G1收集器时,Java堆的内存布局与其他收集器有很大差别,它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域(Region),虽然还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阂了,它们都是一部分(可以不连续)Region的集合。
G1的新生代收集跟ParNew类似,当新生代占用达到一定比例的时候,开始出发收集。和CMS类似,G1收集器收集老年代对象会有短暂停顿。
收集步骤:
1)、标记阶段,首先初始标记(Initial-Mark),这个阶段是停顿的(Stop the World Event),并且会触发一次普通Mintor GC。对应GC log:GC pause (young) (inital-mark)
2)、Root Region Scanning,程序运行过程中会回收survivor区(存活到老年代),这一过程必须在young GC之前完成。
3)、Concurrent Marking,在整个堆中进行并发标记(和应用程序并发执行),此过程可能被young GC中断。在并发标记阶段,若发现区域对象中的所有对象都是垃圾,那个这个区域会被立即回收(图中打X)。同时,并发标记过程中,会计算每个区域的对象活性(区域中存活对象的比例)。
4)、Remark, 再标记,会有短暂停顿(STW)。再标记阶段是用来收集 并发标记阶段 产生新的垃圾(并发阶段和应用程序一同运行);G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)。
5)、Copy/Clean up,多线程清除失活对象,会有STW。G1将回收区域的存活对象拷贝到新区域,清除Remember Sets,并发清空回收区域并把它返回到空闲区域链表中。
6)、复制/清除过程后。回收区域的活性对象已经被集中回收到深蓝色和深绿色区域。唯一和串行垃圾回收器不同的是,并行垃圾回收器是使用多线程来进行垃圾回收工作的。
 

4,相关参数如何设置的?

-XX:+UseParNewGC  ParNew收集器
-XX:+UseSerialGC    Serial Garbage Collector 串行垃圾回收器
-XX:+UseParallelGC    Parallel Garbage Collector并行垃圾回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC    CMS Garbage Collector并发标记垃圾回收器
-XX:ParallelCMSThreads=    CMS Collector – number of threads to use 并发标记垃圾回收器使用的线程数,通常是cpu个数
-XX:+UseG1GC    G1 Gargbage Collector 使用G1垃圾回收器
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参考文献:https://blog.csdn.net/high2011/article/details/80177473

 

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