jvm垃圾回收

如何分代

如图所示:

虚拟机中的共划分为三个代:年轻代(Young Generation)、年老点(Old Generation)和持久代(Permanent Generation)。其中持久代主要存放的是Java类的类信息,与垃圾收集要收集的Java对象关系不大。年轻代和年老代的划分是对垃圾收集影响比较大的。

年轻代:

所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区,两个Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时,还存活的对象将被复制到Survivor区(两个中的一个),当这个Survivor区满时,此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区,当这个Survivor去也满了的时候,从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象,将被复制“年老区(Tenured)”。需要注意,Survivor的两个区是对称的,没先后关系,所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来 对象,和从前一个Survivor复制过来的对象,而复制到年老区的只有从第一个Survivor去过来的对象。而且,Survivor区总有一个是空的。同时,根据程序需要,Survivor区是可以配置为多个的(多于两个),这样可以增加对象在年轻代中的存在时间,减少被放到年老代的可能。

年老代:

在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

持久代:

用于存放静态文件,如今Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响,但是有些应用可能动态生成或者调用一些class,例如Hibernate等,在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。持久代大小通过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。

 典型的垃圾回收算法

在确定了哪些垃圾可以被回收后,垃圾收集器要做的事情就是开始进行垃圾回收,但是这里面涉及到一个问题是:如何高效地进行垃圾回收

下面讨论几种常见的垃圾收集算法

4.1     Mark-Sweep(标记-清除)算法

标记-清除算法分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。

标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象,清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。

标记-清除算法实现起来比较容易,但是有一个比较严重的问题就是容易产生内存碎片,碎片太多可能会导致后续过程中需要为大对象分配空间时无法找到足够的空间而提前触发GC。

4.2    Copying(复制)算法

Copying算法将可用内存按容量划分为大小相等的两块每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把第一块内存上的空间一次清理掉,这样就不容易出现内存碎片的问题,并且运行高效

但是该算法导致能够使用的内存缩减到原来的一半。而且,该算法的效率跟存活对象的数目多少有很大的关系,如果存活对象很多,那么Copying算法的效率将会大大降低。(这也是为什么后面提到的新生代采用Copying算法)

4.2    Mark-Compact(标记-整理)算法

为了解决Copying算法的缺陷,充分利用内存空间,提出了Mark-Compact算法。

该算法标记阶段标记出所有需要被回收的对象,但是在完成标记之后不是直接清理可回收对象,而是将存活的对象都移向一端,然后清理掉端边界以外的所有内存(只留下存活对象)

4.4    Generational Collection(分代收集)算法

分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。

它的核心思想是将堆区划分为老年代(Tenured Generation)和新生代(Young Generation),老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收,而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收,那么就可以在不同代的采取不同的最适合的收集算法

 

目前大部分垃圾收集器对于新生代都采取Copying算法,因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象,也就是说需要复制的操作次数较少,该算法效率在新生代也较高。但是实际中并不是按照1:1的比例来划分新生代的空间的,一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden空间两块较小的Survivor空间(比例8:1:1)每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间,当进行回收时,将还存活的对象复制到另一块Survivor空间中,然后清理掉Eden和A空间。在进行了第一次GC之后,使用的便是Eden spaceB空间了,下次GC时会将存活对象复制到A空间,如此反复循环。

 

当对象在Survivor躲过一次GC的话,其对象年龄便会加1,默认情况下,对象年龄达到15时,就会移动到老年代中。一般来说,大对象会被直接分配到老年代,所谓的大对象是指需要大量连续存储空间的对象,最常见的一种大对象就是大数组,比如:byte[] data = newbyte[4*1024*1024]。

当然分配的规则并不是百分之百固定的,这要取决于当前使用的是哪种垃圾收集器组合和JVM的相关参数。这些搬运工作都是GC完成的,GC不仅负责在Heap中搬运实例,同时负责回收存储空间。

最后,因为每次回收都只回收少量对象,所以老年代一般使用的是标记整理算法。

 

注意,在方法区中有一个永久代(Permanet Generation),它用来存储class文件、静态对象、方法描述等。对永久代的回收主要回收两部分内容:废弃常量和无用的类


Minor GC是新生代Copying算法。MinorGC触发条件:

(1)当Eden区满时,触发Minor GC。

 

Full GC的老年代,采取的Mark-Compact。Full GC触发条件:

(1)调用System.gc时,系统建议执行Full GC,但是不必然执行。

(2)老年代空间不足。

(3)方法区空间不足。

(4)通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存。

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