垃圾回收

隨著程序的運(yùn)行，內(nèi)存中的實(shí)例對(duì)象、變量等占據(jù)的內(nèi)存越來(lái)越多，如果不及時(shí)進(jìn)行回收，會(huì)降低程序運(yùn)行效率，甚至引發(fā)系統(tǒng)異常，JVM會(huì)自動(dòng)完成垃圾回收工作，主要包括：

• Minor GC/Young GC：針對(duì)新生代的垃圾收集。
• Major GC/Old GC：針對(duì)老年代的垃圾收集。
• Full GC：針對(duì)整個(gè)Java堆以及方法區(qū)的垃圾收集。

Java堆區(qū)可以劃分為新生代和老年代，新生代又可以進(jìn)一步劃分為Eden區(qū)、Survivor 1區(qū)、Survivor 2區(qū)。具體比例參數(shù)的話(huà)，可以看一下這張圖。

垃圾回收原理

一般情況下，新創(chuàng)建的對(duì)象都會(huì)被分配到Eden區(qū)(一些大對(duì)象特殊處理),這些對(duì)象經(jīng)過(guò)第一次Minor GC后，如果仍然存活，將會(huì)被移到Survivor區(qū)。對(duì)象在Survivor區(qū)中每熬過(guò)一次Minor GC，年齡就會(huì)增加1歲，當(dāng)它的年齡增加到一定程度時(shí)，就會(huì)被移動(dòng)到年老代中。因?yàn)槟贻p代中的對(duì)象基本都是朝生夕死的(80%以上)，所以在年輕代的垃圾回收算法使用的是復(fù)制算法，復(fù)制算法的基本思想就是將內(nèi)存分為兩塊，每次只用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存用完，就將還活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面。復(fù)制算法不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。在GC開(kāi)始的時(shí)候，對(duì)象只會(huì)存在于Eden區(qū)和名為“From”的Survivor區(qū)，Survivor區(qū)“To”是空的。緊接著進(jìn)行GC，Eden區(qū)中所有存活的對(duì)象都會(huì)被復(fù)制到“To”，而在“From”區(qū)中，仍存活的對(duì)象會(huì)根據(jù)他們的年齡值來(lái)決定去向。年齡達(dá)到一定值(年齡閾值，可以通過(guò)-XX:MaxTenuringThreshold來(lái)設(shè)置)的對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到年老代中，沒(méi)有達(dá)到閾值的對(duì)象會(huì)被復(fù)制到“To”區(qū)域。經(jīng)過(guò)這次GC后，Eden區(qū)和From區(qū)已經(jīng)被清空。這個(gè)時(shí)候，“From”和“To”會(huì)交換他們的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎樣，都會(huì)保證名為T(mén)o的Survivor區(qū)域是空的。Minor GC會(huì)一直重復(fù)這樣的過(guò)程，直到“To”區(qū)被填滿(mǎn)，“To”區(qū)被填滿(mǎn)之后，會(huì)將所有對(duì)象移動(dòng)到年老代中。

垃圾回收算法

標(biāo)記--清除算法就是對(duì)無(wú)效的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記，然后清除。

標(biāo)記--復(fù)制算法就是把Java堆分成兩塊，每次垃圾回收時(shí)只使用其中一塊，然后把存活的對(duì)象全部移動(dòng)到另一塊區(qū)域。

標(biāo)記--整理算法算是一種折中的垃圾收集算法，在對(duì)象標(biāo)記的過(guò)程，和前面兩個(gè)執(zhí)行的是一樣步驟。但是，進(jìn)行標(biāo)記之后，存活的對(duì)象會(huì)移動(dòng)到堆的一端，然后直接清理存活對(duì)象以外的區(qū)域就可以了。這樣，既避免了內(nèi)存碎片，也不存在堆空間浪費(fèi)的說(shuō)法了。但是，每次進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候，都要暫停所有的用戶(hù)線程，特別是對(duì)老年代的對(duì)象回收，則需要更長(zhǎng)的回收時(shí)間，這對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)是非常不好的。

垃圾收集器

在JVM中，GC是由垃圾回收器來(lái)執(zhí)行，所以，在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，我們需要選擇合適的垃圾收集器，下面我們介紹一下垃圾收集器。

Serial收集器

Serial收集器是最基礎(chǔ)、歷史最悠久的收集器，是一個(gè)單線程工作的收集器，使用 Serial收集器，無(wú)論是進(jìn)行 Minor gc 還是 Full GC ，清理堆空間時(shí)，所有的應(yīng)用線程都會(huì)被暫停。

ParNew收集器

ParNew 收集器實(shí)質(zhì)上是 Serial 收集器的多線程并行版本，除了同時(shí)使用多條線程進(jìn)行垃圾收集之外，其余的行為包括 Serial 收集器可用的所有控制參數(shù)、收集算法、Stop The World、對(duì)象分配規(guī)則、回收策略等都與 Serial 收集器完全一致。

Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器也是一款新生代收集器，基于標(biāo)記——復(fù)制算法實(shí)現(xiàn)，能夠并行收集的多線程收集器和 ParNew 非常相似。Parallel Scavenge 收集器的目標(biāo)則是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量(Throughput)。所謂吞吐量就是處理器用于運(yùn)行用戶(hù)代碼的時(shí)間與處理器總消耗時(shí)間的比值。如果虛擬機(jī)完成某個(gè)任務(wù)，用戶(hù)代碼加上垃圾收集總共耗費(fèi)了100分鐘，其中垃圾收集花掉1分鐘，那吞吐量就是99%。

Serial Old收集器

Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同樣是一個(gè)單線程收集器，使用標(biāo)記-整理算法。

Parallel Old收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多線程并發(fā)收集，基于標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)。

CMS收集器

CMS 收集器設(shè)計(jì)的初衷是為了消除 Parallel 收集器和 Serial 收集器 Full gc 周期中的長(zhǎng)時(shí)間停頓。CMS收集器在 Minor gc 時(shí)會(huì)暫停所有的應(yīng)用線程，并以多線程的方式進(jìn)行垃圾回收。

G1收集器

G1垃圾回收器是在Java7 update 4之后引入的一個(gè)新的垃圾回收器。G1是一個(gè)分代的，增量的，并行與并發(fā)的標(biāo)記-復(fù)制垃圾回收器。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了適應(yīng)現(xiàn)在不斷擴(kuò)大的內(nèi)存和不斷增加的處理器數(shù)量，進(jìn)一步降低暫停時(shí)間，同時(shí)兼顧良好的吞吐量。

一張圖總結(jié)各種GC收集器的比較：