深入理解JVM笔记二---垃圾收集器及内存分配策略

对象已死么？

1.引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器值就加1；当引用时效的时候，减一。任何时候计数器为0的对象就是不可能再被引用的。（很难解决对象之间相互循环引用的问题）

2.可达性分析算法

这个算法的基本思路就是通过一系列名为”GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，下图对象object5, object6, object7虽然有互相判断，但它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会判定为是可回收对象。



java GC ROOTS的对象包含以下几种

虚拟机栈中引用的对象

方法区中类静态属性引用的对象

方法区中常量引用的对象

本地方法栈种JNI（native方法）引用的对象

引用

1.强引用 一直活着

2.软引用 还有用但并非必须的对象 活到第二次回收

3.弱引用 非必须对象 活到下一次垃圾收集之前

4.虚引用

GC算法

1.标记清除算法

分为标记和清除两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。该算法的缺点是效率不高并且会产生不连续的内存碎片。



2.复制算法

把内存空间划为两个区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。次算法每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”问题。优点：实现简单，运行高效。缺点：会浪费一定的内存。一般新生代采用这种算法



3.标记整理算法

标记阶段与标记清除算法一样。但后续并不是直接对可回收的对象进行清理，而是让所有存活对象都想一端移动，然后清理。优点是不会造成内存碎片



4.分代收集算法

只是根据对象存货周期的不用将内存划分为几块。一般是把java堆划分为新生代和老年代。这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的手机算法。在新生代中，每次垃圾收集时有大量的对象死亡，只有少量的存在，那就采用复制算法，对于老年代，对象存活率高，没有额外空间对他进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。

Java中垃圾回收器的类型

Java提供多种类型的垃圾回收器。JVM中的垃圾收集一般都采用“分代收集”，不同的堆内存区域采用不同的收集算法，主要目的就是为了增加吞吐量或降低停顿时间。

- Serial收集器：新生代收集器，使用复制算法，使用一个线程进行GC，串行，其它工作线程暂停。
- ParNew收集器：新生代收集器，使用复制算法，Serial收集器的多线程版，用多个线程进行GC，并行，其它工作线程暂停。使用-XX:+UseParNewGC开关来控制使用ParNew+Serial Old收集器组合收集内存；使用-XX:ParallelGCThreads来设置执行内存回收的线程数。
- Parallel Scavenge 收集器：吞吐量优先的垃圾回收器，作用在新生代，使用复制算法，关注CPU吞吐量，即运行用户代码的时间/总时间。使用-XX:+UseParallelGC开关控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合回收垃圾。
- Serial Old收集器：老年代收集器，单线程收集器，串行，使用标记整理算法，使用单线程进行GC，其它工作线程暂停。
- Parallel Old收集器：吞吐量优先的垃圾回收器，作用在老年代，多线程，并行，多线程机制与Parallel Scavenge差不错，使用标记整理算法，在Parallel Old执行时，仍然需要暂停其它线程。
- CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：老年代收集器，致力于获取最短回收停顿时间（即缩短垃圾回收的时间），使用标记清除算法，多线程，优点是并发收集（用户线程可以和GC线程同时工作），停顿小。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行ParNew+CMS+Serial Old进行内存回收，优先使用ParNew+CMS（原因见Full GC和并发垃圾回收一节），当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。
- GI收集器

与GC有关的JVM参数

做GC调优需要大量的实践，耐心和对项目的分析。我曾经参与过高容量，低延迟的电商系统，在开发中我们需要通过分析造成Full GC的原因来提高系统性能，在这个过程中我发现做GC的调优很大程度上依赖于对系统的分析，系统拥有怎样的对象以及他们的平均生命周期。

举个例子，如果一个应用大多是短生命周期的对象，那么应该确保Eden区足够大，这样可以减少Minor GC的次数。可以通过-XX:NewRatio来控制新生代和老年代的比例，比如-XX:NewRatio=3代表新生代和老年代的比例为1：3。需要注意的是，扩大新生代的大小会减少老年代的大小，这会导致Major GC执行的更频繁，而Major GC可能会造成用户线程的停顿从而降低系统吞吐量。JVM中可以用NewSize和MaxNewSize参数来指定新生代内存最小和最大值，如果两个参数值一样，那么就相当于固定了新生代的大小。

个人建议，在做GC调优之前最好深入理解Java中GC机制，推荐阅读Sun Microsystems提供的有关GC的文档。这个链接可能会对理解GC机制提供一些帮助。下面的图列出了各个区可用的一些JVM参数。

总结

为了分代垃圾回收，Java堆内存分为3代：新生代，老年代和永久代。

新的对象实例会优先分配在新生代，在经历几次Minor GC后(默认15次)，还存活的会被移至老年代(某些大对象会直接在老年代分配)。

永久代是否执行GC，取决于采用的JVM。

Minor GC发生在新生代，当Eden区没有足够空间时，会发起一次Minor GC，将Eden区中的存活对象移至Survivor区。Major GC发生在老年代，当升到老年代的对象大于老年代剩余空间时会发生Major GC。

发生Major GC时用户线程会暂停，会降低系统性能和吞吐量。

JVM的参数-Xmx和-Xms用来设置Java堆内存的初始大小和最大值。依据个人经验这个值的比例最好是1:1或者1:1.5。比如，你可以将-Xmx和-Xms都设为1GB，或者-Xmx和-Xms设为1.2GB和1.8GB。

Java中不能手动触发GC，但可以用不同的引用类来辅助垃圾回收器工作(比如：弱引用或软引用)。