GC

Java GC机制详解

1.什么是GC?

Java中对象内存是自动分配的,机器/JVM内存是有限的,同时程序又在不停创建对象,为了保证程序运转,需要将无用的对象清理掉,释放内存,供新创建的对象使用,GC就是用来清理无用对象用的

2.什么是无用对象?

没有被程序引用的对象是无用对象

3.怎么判断XX对象没有被引用?

引用计数--死循环

GC Roots遍历

4.创建的对象的生命周期?

在哪出生-----Eden

长大过程中会去哪---大部分都是朝生夕死,顽强的对象会经历 Eden->S0->S1->S0->S1->...>Olden

如何判断对象长大了----每次GC之后,能幸存就年龄+1,如果年龄足够大,就可以去Olden区了

5.GC怎么清理无用对象?

笨办法:扫描整个JVM堆,标记出无用对象,然后remove

笨办法存在的问题:JVM堆空间太大,打扫完天都黑了,都干不了活了;还有一个问题是remove完,空间里面七零八落的,都是碎片

如何防止碎片化:打扫完之后,整理一下,存活的对象放在一起,剩余的空间都可以随便用

如何解决打扫慢的问题:1>再找个人/Thread帮忙一起打扫;2>先打扫局部空间,别那么累(对JVM堆进行分块分区)

6.JVM为什么要分这么几个代(年轻代、年老代、永久代)?

一句话:为了高效地完成必须的清理工作

研究表明:90%对象朝生夕死,那针对这部分对象可以单独放一个房间,打扫频率调高一些

Eden->S0->S1->Olden

Minor Gc->Minor Gc->Minor-Gc->Marjor Gc

7.GC的时候会发生什么?

STW=stop the world event

minor gc/major gc都会STW

STW发生的时候,应用程序会怎样:所有用户线程都被挂起->运转中的Thread Count降为0->Client Request无响应 HTTP 502?

STW之后呢:内存被释放

8.GC的运转过程是怎样的?

9.Minor GC和Major GC的区别是啥?

打扫的区域:

打扫的速度:

10.该选择什么样的GC?

看你的需求是什么:响应时间 VS  吞吐量

       响应时间:focus on responding in short periods of time.
       吞吐量:单元时间内处理事务/数据库查询数量,批处理操作虽然耗时较长,但平均算下来单位时间内处理任务数量多

如果要求响应时间,那就找多个Thread,分区进行打扫

<think>我们正在讨论Java的垃圾回收机制,特别是Full GC。根据用户的要求,我需要解释Full GC的含义、触发原因以及影响。同时,我需要参考之前提供的引用内容,并在回答中自然地添加引用标识。 回顾引用内容: 引用[1]详细说明了Full GC的触发条件,包括: - 显式调用System.gc() - 老年代空间不足 - 方法区(Metaspace)空间不足 - 大对象分配失败 - 晋升失败(Minor GC后Survivor区对象晋升到老年代时空间不足) 引用[2]则提到如何避免Full GC,例如通过合理设置新生代和老年代的比例(使用-XX:NewRatio参数)。 因此,我的回答结构如下: 1. **Full GC的含义**:Full GC是Java虚拟机(JVM)中的一种垃圾回收过程,它会清理整个堆内存(包括新生代和老年代)以及方法区(或元空间)。与只针对新生代的Minor GC不同,Full GC的范围更广,耗时更长。 2. **触发Full GC的原因**:基于引用[1],我将详细列出触发条件,每个条件都附带解释,并在末尾添加引用标识[^1]。 3. **Full GC的影响**:主要影响是性能,因为Full GC会暂停所有应用线程(Stop-The-World),导致应用程序停顿。频繁的Full GC会严重影响系统响应时间和吞吐量。 4. **如何避免Full GC**:参考引用[2],可以调整JVM参数(如-XX:NewRatio)来优化内存分配,减少Full GC的发生。同时,还可以建议其他方法,如增大堆大小、优化代码等。 最后,按照用户要求,生成相关问题。 注意:在回答中,如果有数学表达式(比如在解释内存比例时),我需要按照系统级指令使用$...$或$$...$$格式。例如,当提到新生代和老年代的比例时,可以写成比例参数设置为$2$(即-XX:NewRatio=2)。 现在,构建回答内容: ### Full GC的含义 Full GC(完全垃圾回收)是Java虚拟机(JVM)中一种全局性的垃圾回收过程,它会同时清理**新生代(Young Generation)**、**老年代(Old Generation)** 以及**元空间(Metaspace,Java 8+)** 中的无用对象[^1]。与仅针对新生代的Minor GC相比,Full GC的回收范围更广,执行时间更长,通常会导致明显的应用程序停顿(Stop-The-World)。 ### 触发Full GC的原因 根据JVM的内存管理机制,Full GC的触发条件主要包括: 1. **老年代空间不足** 当老年代剩余空间无法容纳从新生代晋升的对象时,会触发Full GC[^1]。例如: $$ \text{老年代剩余空间} < \text{晋升对象总大小} $$ 2. **显式调用`System.gc()`** 代码中调用`System.gc()`会建议JVM执行Full GC,但JVM可能忽略该请求(取决于`-XX:+DisableExplicitGC`参数配置)[^1]。 3. **元空间(Metaspace)不足** 在Java 8及以上版本,如果元空间(存放类元数据)的内存耗尽,且无法再扩展,会触发Full GC[^1]。 4. **大对象分配失败** 尝试分配大对象(如超大数组)时,若新生代无法容纳且老年代空间也不足,会直接触发Full GC[^1]。 5. **晋升失败(Promotion Failure)** Minor GC后,Survivor区中的存活对象需要晋升到老年代,但老年代空间不足,此时会触发Full GC[^1]。 --- ### Full GC的影响 Full GC对应用程序性能有显著负面影响: - **长时间停顿(Stop-The-World)**:Full GC会暂停所有应用线程,停顿时间可达秒级甚至分钟级,影响系统响应速度。 - **吞吐量下降**:频繁Full GC会占用大量CPU资源,降低有效业务处理能力。 - **内存碎片问题**:Full GC可能引发内存碎片化,进一步加剧后续GC压力。 --- ### 避免Full GC的优化策略 1. **调整堆内存比例** 通过`-XX:NewRatio`参数合理设置新生代与老年代的比例(例如$2$表示老年代是新生代的2倍),减少对象过早晋升到老年代的概率[^2]。 ```bash java -XX:NewRatio=2 -jar app.jar ``` 2. **增大堆内存总量** 适当增加`-Xmx`(最大堆内存)和`-Xms`(初始堆内存)的值,为老年代和元空间预留更多空间。 3. **避免代码中调用`System.gc()`** 可通过添加JVM参数`-XX:+DisableExplicitGC`禁用显式GC调用。 4. **元空间监控与扩展** 设置`-XX:MaxMetaspaceSize`限制元空间上限,避免无限制增长触发Full GC。 5. **选择低停顿垃圾回收器** 如G1(Garbage-First)或ZGC,通过增量回收减少Full GC频率。 --- §§相关问题§§ 1. 如何通过JVM日志分析Full GC的触发原因? 2. G1垃圾回收器如何减少Full GC的发生? 3. 元空间(Metaspace)的内存管理机制是怎样的? 4. 哪些代码写法会导致频繁触发Full GC? [^1]: Full GC触发条件的详细技术说明 [^2]: JVM内存比例调整对Full GC的影响 </think>### Full GC的含义与机制 **Full GC**(完全垃圾回收)是 Java 虚拟机(JVM)中一种全局性的垃圾回收过程,涉及清理整个堆内存(包括**新生代**、**老年代**)以及**方法区**(Java 8+ 为 Metaspace)[^1]。其核心目标是释放不再使用的对象内存,避免内存溢出(OOM)。与仅针对新生代的 **Minor GC** 不同,Full GC 的回收范围更广、耗时更长(通常可达秒级),且会暂停所有应用线程(Stop-The-World)。 --- ### Full GC 的触发原因 基于 JVM 内存管理机制,触发条件主要包括: 1. **老年代空间不足** - 当老年代剩余空间无法容纳从新生代晋升的对象时触发[^1],数学表示为: $$ \text{老年代剩余空间} < \text{晋升对象总大小} $$ - 常见诱因:长期存活对象积累(如缓存未清理)或内存泄漏。 2. **显式调用 `System.gc()`** - 开发者主动调用 `System.gc()` 可能建议 JVM 执行 Full GC,但 JVM 可忽略该请求(取决于 `-XX:+DisableExplicitGC` 配置)[^1]。 3. **Metaspace 空间不足** - Java 8+ 中,Metaspace(存放类元数据)耗尽时可能触发 Full GC[^1]。 - 常见于频繁动态生成类(如反射、CGLIB 代理)。 4. **大对象分配失败** - 对象大小超过新生代单块区域(如 Eden 区)容量,且老年代无法容纳该对象时触发[^1]。 5. **晋升失败(Promotion Failure)** - Minor GC 后,Survivor 区存活对象需晋升至老年代,但老年代空间不足[^1]。 --- ### Full GC 的影响 | **影响维度** | **具体表现** | |--------------------|-----------------------------------------------------------------------------| | **性能** | 应用线程暂停(Stop-The-World),响应延迟骤增,吞吐量下降。停顿时间与堆大小成正比。 | | **系统稳定性** | 频繁 Full GC 导致服务超时,甚至引发雪崩故障。 | | **内存碎片** | Full GC 可能加剧老年代内存碎片化,进一步降低后续内存分配效率。 | | **资源消耗** | 高 CPU 占用(GC 线程全力工作),挤压业务计算资源。 | --- ### 避免 Full GC 的关键优化策略 1. **调整内存区域比例** - 通过 `-XX:NewRatio` 合理分配新生代与老年代比例(例如 `-XX:NewRatio=2` 表示老年代占堆的 $2/3$)[^2],延缓对象晋升速度。 - 示例: ```bash java -XX:NewRatio=2 -Xmx4g -jar app.jar ``` 2. **增大堆空间或 Metaspace** - 适当提高 `-Xmx`(最大堆内存)和 `-XX:MaxMetaspaceSize`(元空间上限)。 3. **选择低停顿垃圾回收器** - 使用 G1(Garbage-First)或 ZGC,通过**分区回收**和**并发标记**减少 Full GC 频率。 - 示例: ```bash java -XX:+UseG1GC -jar app.jar ``` 4. **代码层面优化** - 避免调用 `System.gc()`。 - 减少大对象分配(如拆分大数组)。 - 及时清理无引用对象(如缓存设置 TTL)。 ---
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