JVM垃圾回收機制總結

對于垃圾回收機制我先拋出三個問題：

①哪些內存需要回收？

②什么時候回收？

③如何回收？

下面我們主要針對這三個問題來研究JVM GC

一、哪些內存需要回收？

1.JAVA使用可達性分析法來判斷對象是否需要回收。

這個算法的基本思路是通過一系列稱為“GC ROOTS”的對象作為起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當一個對象到GC ROOTS沒有任何引用鏈的話，則此對象不可用。可回收。

GC ROOTS對象包括以下幾種：

①虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象

②方法區中類靜態屬性引用的對象

③方法區中常量引用的對象

④本地方法棧JNI引用的對象

2.對象在作可達性分析后如果沒有與任何GC ROOTS關聯那么將會被標記篩選，如果它覆蓋了finalize()方法則它將會被放置在一個F-Queue隊列中，并由一個Finalizer線程去執行，如果在finalize方法中成功拯救了自己（將this引用賦值給每個類變量或者成員變量），則可避免被回收。但是強烈不建議使用對象的finalize()方法。在這里我只是把我知道的記錄一下。

二、什么時候回收？

1.安全點

程序在執行時并不是在所有地方都能停下來進行GC，只有到達安全點才能暫停。對于Safepoint,需要考慮的問題是如何在GC發生時讓所有線程都跑到最近的安全點再停頓下來。這里有兩種方案可選：

①搶占式中斷

搶占式中斷不需要線程的執行代碼主動去配合，在GC發生時，首先把所有線程全部中斷，如果發現線程中斷的地方不在安全點上，就恢復線程，讓它跑到安全點上。

②主動式中斷

主動式中斷不直接對線程操作，僅僅設置一個標志，各個線程執行時主動去輪詢這個標志，發現中斷標志為真時就自己中斷掛起，輪詢標志和安全點是重合的，另外加上創建對象需要分配內存的地方。

2.安全區域

安全區域是指在一段代碼中，引用關系不會發生變化，在這個區域的任何地方開始GC都是安全的。

線程執行到safe region中的代碼時，首先標識自己進入safe region，那在這段時間里JVM要發起GC時就不用管那些已經標識自己為safe region狀態的線程了。當線程要離開safe region時，檢查系統是否已經完成了根節點枚舉，如果完成了，那線程就繼續執行否則就等待直到可以離開safe region的信號為止。

三、如何回收？

1.回收算法：

1）標記-清除算法

缺點：①效率問題，標記和清除兩個過程的效率都不高；②空間問題，清除后會產生大量不連續的內存碎片，導致大對象無法分配而提前出發GC

2）復制算法

復制算法是將內存分為大小相等的兩塊，每次只是使用其中的一塊。當一塊內存使用完之后，將還存活的對象復制到另一塊內存中，然后清空內存。

缺點：內存容量只使用了一半。

現在的商業虛擬機都采用這種方式來回收新生代。使用一塊eden和兩塊survivor區，eden:survivor=8:1，每次只使用eden和一塊survivor，然后將存活對象復制到另一塊survivor上。

注意，這里我們不能保證每次回收都只有不多于10%的對象存活，當survivor空間不夠時需要依賴其他內存（老年代）進行分配擔保。

3）標記-整理算法

標記過程與標記-清除算法相同，后續不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活對象都向一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內存

4）分代收集算法

針對不同的內存區域采用不同的回收算法，比如年輕代采用復制算法，老年代采用標記-清除或者標記-整理算法。

四、垃圾回收器

1.serial收集器

單線程收集器，年輕代采用復制收集算法，老年代采用標記-整理算法

2.ParNew收集器

是Serial收集器的多線程版本

3.Parallel Scavenge收集器

采用復制算法的多線程新生代收集器，與ParNew不同的是，其目的是達到一個可控制的吞吐量。（吞吐量=運行用戶代碼時間/(運行用戶代碼時間+垃圾收集時間)）

4.Parallel Old收集器

Parallel Scavenge的老年代版本。

5.CMS收集器

以獲取最短回收時間為目標的收集器，基于標記-清除算法

6.G1收集器

特點：

①并行與并發

②分代收集

G1不需要與其他收集器配合，管理整個GC堆

③空間整合

從整體上來看屬于標記-整理算法，從局部看屬于復制算法，不會產生內存碎片

④可預測停頓

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