【Java】【JVM】垃圾回收机制

// HotSpot虚拟机，虚拟机有很多种实现，HotSpot是指JDK中的虚拟机实现

// GC：Garbage Collection，垃圾回收，即回收内存中不会再被使用的对象

// GC步骤：
// 查找不再被使用的对象
// 释放对象占用的内存

// 查找死对象的方法：
// 引用计数法：记录对象被引用的次数，有新对象引用时，计数+1，有旧引用对象释放时，计数-1
// 根搜索算法：在GC中持续存在的对象称为GC-Roots
// 从这些Root节点向下搜索，经过的路径成为引用链
// 如果所有GC-Root的引用链都不包含一个对象，这个对象就是死对象

// 回收算法：
// 因为对象大小不一样，如果直接回收，剩下的空间就没法容纳更大对象，这样就会产生内存碎片
// 清理算法：标记所有需要清理的对象，然后统一清除（会产生碎片）
// 复制算法：将内存分为两块，一块用完之后，就将上面所有对象，按顺序拷到另一块上面（需要两倍内存）
// 整理算法：清理完死对象后，将所有对象位置向前移动，紧排到一起，然后更新其引用指针（数据移动开销大）

// GC代假设：将JVM堆区域分为新生代和老年代
// 引入代概念，是为了将容易被回收的单独划分出来，从而不用对全部内存进行GC
// 程序规律：大多新创建的对象，很快就会成为死对象，生存时间长的对象，很可能被再次使用
// 新生代存放近期生成的对象，容易被回收
// 老年代存放生存时间比较长的对象，不容易被回收
// 因为大多新手对象很快就被回收了，所以会进入老年代的只是小部分

// MinorGC：在新生代空间内GC
// MajorGC：在老年代空间内GC
// FullGC：在整个空间内GC

// 新生代区域大小很重要：
// 如果新生代过小，会导致新生对象很快就晋升到老年代中，很难被回收
// 如果新生代过大，会发生频繁的复制（新生代使用了复制算法）
// 可以不断通过参数来调整新生代大小，测试程序运行效率，这是内存调优的一种方式

// 新生代空间管理方法：
// 新生代空间分为伊甸区（Eden）和生存区（Survivor）
// 生存区（Survivor）又分为From和To两部分
// 一个新建的对象，会进入Eden区，如果Eden区满了，则会进入From区
// From区中的对象，每经历一次MinorGC，年龄就会增长一岁
// MinorGC时，Eden区的存活对象进入To区，From区中达到指定年龄的进入Old区，未达年龄的进入To区
// 这时Eden区和From区已经被清空，随后将From和To区功能交换，空的From区成为新的To区
// 这样的设计是因为复制算法和代假设的需要，保证了每轮MinorGC后：
// 原From区存活对象长了一岁，旧数据全部在From区，To区重置到最大容量

// 垃圾收集器发展历史：
// Serial（串行）收集器：单线程收集器，进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程
// Parallel（并行）收集器：也称吞吐量收集器，使用多线程降低GC时间
// CMS（并发）收集器：也是多线程，但只在MinorGC时暂停应用，FullGC时不再暂停，而是使用若干后台线程定期对Old空间进行扫描，回收死对象
// G1（并发）收集器：也称垃圾优先收集器，设计初衷是为了尽量缩短处理超大堆时产生的停顿，相对于CMS的优势而言是碎片产生率大大降低

// G1收集器的设计原则就是简单可行的性能调优
// G1收集器仍然属于分代收集器，只是不再将Young，Old分割成独立的两块空间
// 而是将整个堆空间交错地划分为大小不一的Eden，Survivor，Old，Humongous（存放体积大但存活时间短的对象）

// GC效率指标/常见问题：
// 吞吐量：应用程序线程运行时间占总时间的比例，应用线程/（应用线程 + GC线程）
// 暂停时间：GC线程每次执行消耗的时间
// 碎片产生率：内存碎片过小，不能再被利用
// 因为GC总任务量是相对固定的，如果暂停时间太短，则GC次数可能就会增加，吞吐量可能就会下降

// 调优方法：调整GC种类，暂停时间，并发线程数，不同空间的大小比例