【JVM专题】垃圾回收算法与垃圾收集器

一.垃 圾 回 收

 

  主要解决3个问题：

 

      1.如何判定对象为垃圾对象

           引用计数法   可达性分析法

      2.如何回收

           回收策略： 标记-清除算法    复制算法    标记-整理算法   分代收集算法           

           垃圾回收器： Serial   Parnew    Cms    G1

      3.何时回收

 

  (1)引用计数法:

 

  

 

   所以当计数值为0的时候，垃圾回收器便开始收集。但通常情况下都不使用该种策略，因器其并不能完全回

   收，例如，在堆内存中若存在对象之间的引用，便不能被回收。

 

 

 

 此时，若切断引用。在堆中的整体由于被对方引用，所以不会被回收，此时垃圾回收效率低。

 

eg:
 

  public class testGC {

      private Object instance;

    

      public testGC() {

        

          byte[] b = new byte[20*1024*1024];

    

      }

    
    public static void main(String[] args) {

        

        testGC t1 = new testGC();

        testGC t2 = new testGC();
       

        t1.instance = t2;

        t2.instance = t1;
      

        t1 = null;

        t2 = null;

        System.gc();

    }   

}

 

配置JVM参数

打印得到的日志

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 22446K->648K(37888K)] 42926K->21136K(123904K), 0.0019986 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 648K->0K(37888K)] [ParOldGen: 20488K->546K(86016K)] 21136K->546K(123904K), [Metaspace: 2748K->2748K(1056768K)], 0.0112990 secs] [Times: user=0.00 sys=0.02, real=0.01 secs]

Heap

 PSYoungGen      total 37888K, used 328K [0x00000000d6600000, 0x00000000d9000000, 0x0000000100000000)

  eden space 32768K, 1% used [0x00000000d6600000,0x00000000d6652030,0x00000000d8600000)

  from space 5120K, 0% used [0x00000000d8600000,0x00000000d8600000,0x00000000d8b00000)

  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8b00000,0x00000000d8b00000,0x00000000d9000000)

 ParOldGen       total 86016K, used 546K [0x0000000083200000, 0x0000000088600000, 0x00000000d6600000)

  object space 86016K, 0% used [0x0000000083200000,0x00000000832888d0,0x0000000088600000)

 Metaspace       used 2755K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K

  class space    used 295K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

 

(2)可达性分析法

 

 通过定义GCRoot来进行从栈内存到堆中寻找，能被找到的说明是活着的对象，不能被找到的说明是垃圾对象，就要被回收。

 

 

 

   模型图：

 

 

如果切断了引用，则在堆中的整个一团，都将被当醉垃圾被回收。

 

（3）标记清除算法

 

   标记清除算法是其他算法的基础，但其本身有两个要解决的问题：效率问题  空间问题

  

 

    图中橙色表示正在被使用的空间，黄色表示可被回收的空间 。这样回收之后会造成空间的不连续，

    内存分配的时候效率就很低。又会进行多次垃圾回收。

 

（4）复制算法（主要在新生代）

     

      解决标记清除的效率问题

     

  

 

下面描述一下大概过程：模拟两个独立的区域，在上面的内存中，被标记回收的对象，清除以后。未被使用的对象，

将被连续的安排在下面的区域中，这样，当划分对象的时候，其效率大大提高。同样的，在下面的区域，被标记清除

之后，未被使用的内存也将被移动到上半部分，再被使用。

 

 

详细说明：

      内存的大概分布如下  在Eden区，只要创建新的对象，就会被扔到这个区域内。 两块Survivor为上图中

      的两块区域。Tenured Gen为内存担保，防止内存不够，作为缓冲。

 

   

     内存变化大致如下图，其被浪费的空间也仅占10%左右，这是一个可以被考虑的范围。

 

 

（5）标记整理算法（适用于老年代）

        

     对于老年代部分的内存，回收效率较低，会后垃圾较少的情况下，采用该算法最合适。

 

     

 

    标记整理算法可理解为    标记--整理--清楚三个部分，在上图中被标记的算法向右移动，

    右边的未被标记的算法也需要往左边移动，这样右边便会被整体清除回收，仅仅只是移动。

 

（6）分代收集算法

        分代收集算法并不是一个行的算法。他是有复制算法和标记整理算法的组合而实现的，

     当处于新生代，则采用复制算法。当处于老年代则采用标记整理算法。分代收集算法

     会根据不同的情况采用不同的策略。

 

（7）Serial垃圾收集器

 

       关于其特性：

 

    

 

     单线程执行模式大致如下：

 

    

    

 

        首先理解一下，单线程垃圾收集器，可能很多人会理解，单线程效率不是非常低，于是很多人就受不了

     其实不然，比如你在收集垃圾的时候又在创建垃圾，这样你就会永远无法收集完垃圾。如上图，在其他

     线程执行过程中，暂停其他线程，单独开启垃圾回收线程，当垃圾回收完毕，则可以进行其他线程，这

     样来回往复的进行垃圾收集与回收。但缺点就是，在高并发情况下，其执行效率较低。

 

（8）Parnew垃圾收集器

 

      该收集器为多线程执行模式

      使用复制算法收集（新生代）

 

     

 

   根据图可看出，与Serial垃圾收集器的不同是，在收集线程执行的过程中是多个垃圾收集线程执行，

在高并发的情况下执行效率较高，降低垃圾收集的时间，提高用户体验感。其实在某些情况下，

例如桌面客服端下，不如Serial执行效率高。

 

   要注意的一个点是，通常在使用Cms收集器对老年代进行收集的时候，不能同时使用Parallel进行收集，所以通

常情况下与parnew收集器进行组合使用。

 

（9）Parallel垃圾收集器

      

      parallel与parnew的大致功能相同，但他们的不同点在于关注点不同，即使用场景不同。

 

      

 

    parallel可进行参数的改变进行控制吞吐量：

     

    

 

 

    垃圾回收器的最大停顿时间以毫秒的单位，若时间过短，则其所能收集的内存也变小，

    但其收集的频率将变大。所以相当于一杆秤，根据应用场景不同要权衡好时间。

 

         

 

小结：

   parnew 适用于例如和用户交互的场景，垃圾收集器停顿时间短，用户体验感好。

   parallel适用于服务端开发，在高并发的情境下