GC垃圾回收器

垃圾回收算法

01、垃圾回收的过程

在分代收集算法下：

• 当JVM内存不足时，就会触发年轻代得GC；
• 首先，会通过可达性分析来判断哪些对象垃圾对象；
• 接着，将这些对象放入死亡队列，进行对象得死亡判断与回收；

如果上述GC后，内存还不够。就会触发老年代GC。如果内存还不够，就会触发Full GC。

02、三种GC

（1）Minor GC

• 在年轻代进行垃圾回收；
• 这种GC速度快、效率高、回收率高；
• 当程序内存不足时，触发。

（2）Major GC

• 在老年代进行垃圾回收；
• 这种GC速度慢、效率慢、回收率低；
• 当Minor GC后，还是没法满足后，就会触发Major GC；

（3）Full GC

• 回收整个堆的对象
• 当Minor GC、Major GC都没满足要求后，才会进行的GC

Full GC在java7、8对于方法区的区别。

一、如何确定垃圾

01、引用计数

这里认为一个对象的引用没有被任何人持有的话，这个对象就是垃圾。
当一个对象被赋值给其他人时，其引用计数就会+1。当引用对象不再引用它时，其引用计数就会-1。当GC发生时，就会认为这个对象是可以清除得。

1、优缺点分析
引用计数得优点在于快。当一个对象得引用计数为0时，就可以被GC了，不需要进行可达性分析；
缺点在于无法处理循环引用，如上图红色部分。

现代JVM已经不使用这种方法

02、可达性分析

可达性分析会设置某些对象是GC Root，凡是某个对象通过引用链可以达到GC Root对象得话，就认为这个对象是活对象。反之，认为它是垃圾对象。
1、java中哪些对象是GC Root对象？

• 所有得Thread对象
• 栈帧中得局部变量表
• 方法区得静态成员
• JNI持有得引用
• Monitor
• 其他JVM持有得GC Root：比如说：如果年轻代在GC时，老年代里面得所有对象都是GC Root。

参考信息

二、对象得死亡判定

通过可达性分析后，将不可达对象放入死亡队列；垃圾回收器调用这些不可达对象得finalize方法最终判断是否回收他。
也就是说我们可以通过覆盖finalize方法，让这个对象永远都不会垃圾回收。但是非常不推荐使用。

三、垃圾回收算法

java中得gc不仅要回收对象，还要压缩空间。压缩空间目的是让程序有更多连续内存使用，减少内存的碎片化。

GC分代收集算法

01、分代假设

研究发现，JVM中大部分对象都是用完后，立马就不再使用了。

02、内存分代

JVM将对象分为3种年纪：

• 年轻代：Young
  • Eden(TLABs)
  • Survivor
• 老年代：Tenured(Old)
• 永久代：PermGen/Metaspace

（1）年轻代垃圾回收

• 当Eden内存不够时，会触发年轻代GC。此时，Eden内对象要不然作为垃圾回收了，要不然就进入S1区；
• 此时S区中对象得年龄会加1，并将S1区对象汇合到S2；
• 汇合后，凡是对象超过15岁，就可以进入老年代了；

这里会涉及到一个GC调优得现象：对象过早提升。
就是由于Eden区域过小，导致每次创建大对象时，Eden区域内存不够，只能在老年代上分配。这时候，就需要将Eden内存大小调大一点。

（2）老年代垃圾回收

老年代垃圾回收时，只会将垃圾对象清除掉，然后合并一下碎片空间。

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相关知识

1、GC的三种实现过程

Mark-and-Sweep：标记清除

Mark-Sweep-Compact：标记、清除、压缩

Mark-and-Copy：标记、拷贝

2、 GC的Mark阶段

Stop The World(STW)

STW是指所有应用线程都到达safe point点时，为了GC工作需要，会停止所有的应用线程。这时候，GC线程就可以开始扫描GC Roots。

这样直观的感觉就是应用卡顿，这也是GC调优的关键指标。

注意：GC的停顿与堆大小无关，只与活对象大小有关。有时候增加堆大小不仅不能减少延迟，反而会增加延迟。

safe point

垃圾回收器

一、Serial GC：串行垃圾回收器

单线程串行GC：Serial、Serial Old
1、年轻代：Mark-Copy
2、老年代：Mark-Sweep-Compact
3、相关配置：

• -XX:+UseSerialGC：开启Serial GC
• -XX:+PrintGCDetails：开启打印GC详情
• -XX:+PrintGCDateStamps：开启打印GC时间戳
• -xx:+PrintGCTimeStamps：开启打印GC时间戳

4、应用介绍
（1）在JVM启动参数上如下参数

-XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCTimeStamps

-XX：代表这是一个非标准JVM参数，只在hotSpot虚拟机有效

+：开始开启

（2）GC日志的分析

# 时间戳 : GC花费的时间 
2020-04-02T14:20:29.653+0800: 5.054: 
# GC开启的原因 GC开始的时间戳: 
[GC (Allocation Failure) 2020-04-02T14:20:29.653+0800: 5.054: 
# DefNew表示我们使用的串行垃圾回收器：回收前年轻代大小->回收后年轻代大小(年轻代总的大小)，花费的时间
[DefNew: 151750K->5184K(157376K), 0.0180036 secs] 
# 回收堆的大小 -> 回收堆的大小(堆的总大小)，花费的时间
162889K->24012K(506944K), 0.0180394 secs] 
# 时间：在用户模式下花费的时间，在系统模式下花费的时间，真实花费的时间
[Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs] 

二、Paraller GC：并行垃圾回收器

• 年轻代：Mark-Copy
• 老年代：Mark-Sweep-Compact

使用多个线程并发标记清除。
包含的垃圾回收器：ParNew、CMS、ParallelScavenge、Parallel Old
并发垃圾回收器经历了俩个阶段：

• 早期的时候，开发出ParallelScavenge、Parallel Old，分别回收年轻代和老年代
• 后来又开发出：ParNew、CMS

三、Concurrent GC：并发垃圾回收器

CMS：Concurrent Mark Sweep

1、paraller vsConcurrent
并行、并发

2、优点
之前的垃圾回收器运行时，需要STW，而这个时间可能很长。CMS为了减少STW的暂停时间，就提出在部分时刻才需要所有应用线程停止，其他的时候应用线程和GC线程一样，一起工作。

3、缺点

• CMS只能清除老年代，所以它需要搭配Serial、ParNew来清除年轻代。
• CMS垃圾回收器只能实现Mark-Sweep，无法做到Compact,因为应用线程在跟GC线程一起运行的；

4、过程

• 初始标记：GC roots直接引用
• 并行标记：大多数的活对象
• 重新标记：并发标记，因为上次并行走的时候，可能标记的不完全准确
• 并行清理：

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