JVM之垃圾回收

1. 三种垃圾回收算法 1.1 标记清除

• 先沿着GC Root对象的引用链进行标记，然后清除未被标记的对象
• CMS就是采用这种回收算法（除了它几乎没别的垃圾回收器采用这种算法了）
• 会产生内存碎片。

1.2 标记整理

• 比标记清除多了整理的动作，将存活的对象向一端移动，避免内存碎片产生。
• 肯定会比标记清除慢点

1.3 标记复制

• 将内存分为两个空间，垃圾回收时将一个空间的存活对象复制到另一个空间中。
• 确定是空间利用率会低一点
• 年轻代的垃圾回收都是采用标记复制。

2. GC的分类

• 注意，GC这里特指堆内存的回收；方法区的回收成本大，有另一套机制。

2.1 Minor GC

• 发生在新生代的垃圾回收，暂停时间短。

2.2 Mixed GC

• 新生代+老年代的部分区域的垃圾回收，G1垃圾收集器特有

2.3 Full GC

• 新生代+老年代完整垃圾回收。暂停事件较长，应该尽量避免Full GC

3. 如何判断对象是否可被回收 3.1 引用计数法

• 每个对象有一个引用计数器，每当有一个对方引用了这个对象，它的计数器就会+1
• 当引用失效，计数器就会-1；如果引用计数器为0表示这个对象可以被回收了。
• 但是无法解决循环引用的问题，要解决循环引用还需要额外的机制。

3.2 可达性分析法

• 通过一系列GC Roots对象作为起点，沿着这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连的话，则表明该对象可以被回收了。
• 如何确定哪些对象可以作为GC Roots
  • 虚拟机栈中引用的对象
  • 本地方法栈中引用的对象
  • 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
• Java中用的就是可达性分析法。
• 补充的小知识
  • 其实类的静态变量和静态常量都是分配在堆区。再具体点都是分配在堆区的class对象里。
  • 每个类加载到JVM后都会对应生成一个class对象。而这个class对象就是分配在堆内存中的。
  • 这个class对象里面就包含了该类的静态变量和静态常量。所以说，静态变量和静态常量都是分配到堆内存中的。

4. 方法区的回收

• 也叫作类的卸载
• 需要同时满足以下三个条件，而且满足了也不一定会被卸载。
  • 该类的所有实例都被回收
  • 加载该类的ClassLoader已经被回收。
  • 该类的class对象没有被任何地方引用。（即不能通过class对象继续创建该类实例了）

5. 三色标记法

• 是可达性分析的实现

5.1 三种标记状态

• 黑色：已标记，代表该对象已经标记，并且该对象的引用对象也已经标记
• 灰色：标记中，代表该对象已经标记，但是该对象所引用的对象还没开始标记
• 白色：还未标记

5.2 什么是并发漏标

• 就是垃圾回收线程与工作线程会并发运行。
• 则在标记的过程中会发生某些对象引用关系改变。

5.4 如何解决并发漏标问题

• 方法一：增量更新法：CMS垃圾回收器所采用的方式
  • 拦截每次赋值动作，只要赋值动作发生。被赋值的对象就会被记录下来。在重新标记阶段会再确认一遍
• 方法二：原始快照法：G1垃圾回收器所采用的方式
  • 也是拦截每次赋值动作，但是记录的对象不同（记录新加的对象和被删除引用关系的对象），也需要在重新标记阶段对这些对象进行二次处理。

6. 常见的垃圾回收器 6.1 serial 收集器

• serial：单线程，新生代收集器
• serial old：单线程，老年代收集器

6.2 parallel 收集器

• parallel scavenge：多线程收集器，新生代收集器，标记复制算法
• parallel old：多线程收集器，老年代收集器，标记整理算法
• 均为吞吐量优先
• 工作线程与垃圾回收线程不能并发运行

6.3 CMS收集器

• 老年代收集器，标记整理，失败了还有serial old为其兜底
• 流程
  • 初始标记：需要STW，垃圾回收器也是单线程运行
  • 并发标记：工作线程和垃圾回收线程可以并发运行
  • 重新标记：需要STW，这个很快，垃圾回收器可以多线程并行运行
  • 并发清除：也可以与工作线程并发运行。
• 特点
  • 吞吐量低
  • 无法处理浮动垃圾
  • 有空间碎片

6.4 G1收集器

• 新生代和老年代都可以回收。从整个堆空间上来说算是标记整理算法，但从局部来看是基于标记复制算法。
• 将堆划分成许多大小相等的独立区域（region），新生代和老年代不再物理隔离。
• 流程
  • 初始标记：需要STW
  • 并发标记
  • 最终标记：需要STW。垃圾回收器可以多线程并行执行
  • 筛选回收：首先对各个region中的回收价值和成本进行排序。然后根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划。这个阶段可以与用户程序一起并发运行，但是因为只是回收一部分region，为了大幅度提供回收效率，一般只在这个过程运行垃圾回收线程。
• 特点
  • 空间整合，不会产生内存空间碎片
  • 可预测的停顿：可以选择部分region回收。