JVM之GC算法

1、什么是GC

JVM GC是：JVM的垃圾回收算法，如今的JVM基本采用分代收集，Young区收集频繁，Old区收集较少，Perm(永久代)基本不回收；JVM进行GC时大部分是对新生代的回收，少许的全局回收。

GC按照做用的区域分为：

Minor GC：做用于新生代

Major GC（Full GC）：做用于老年代，偶尔也会回收老年代和永久代。

2、如何定位垃圾

一、引用计数法

 引用计数算法很简单，它其实是经过在对象头中分配一个空间来保存该对象被引用的次数。若是该对象被其它对象引用，则它的引用计数加一，若是删除对该对象的引用，那么它的引用计数就减一，当该对象的引用计数为0时，那么该对象就会被标记为垃圾对象。

第10行 str引用了“ABC” 则“ABC”的计算器等于1。第11行str释放了该引用，因此“ABC”的计数器就减一。
优势：实现简单，断定高效，能够很好解决大部分场景的问题。
缺点：

• 很难解决对象之间相互循环引用的问题，当两个对象再也不被访问时，由于相互引用对方，致使引用计数不为0；
• 开销较大，频繁且大量的引用变化，带来大量的额外运算；主流的JVM都没有选用引用计数算法来管理内存；

二、可达性分析法（根搜索算法）

可达性分析法：经过一系列"GC Roots"对象做为起始点，开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，认为该对象不可达，则证实该对象是不可用的；
优势：

• 更加精确和严谨，能够分析出循环数据结构相互引用的状况；
• 主流的调用程序语言（Java、C#等）在主流的实现中，都是经过可达性分析来断定对象是否存活的。

缺点：

• 实现比较复杂；
• 须要分析大量数据，消耗大量时间；
• 分析过程须要GC停顿（引用关系不能发生变化），即停顿全部Java执行线程（称为"Stop The World"，是垃圾回收重点关注的问题）；

哪些对象能够做为GC ROOT对象（GCRoot 能够是一个也能够是多个）：

• 一、虚拟机栈（栈桢中的局部变量区，也叫局部变量表）中引用的变量
• 二、方法区中类的静态属性引用的对象
• 三、方法区中常量引用的对象
• 四、本地方法栈中JNI(Native)引用的对象

 3、垃圾回收算法

一、标记-复制：它将可用内存容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完以后，就将还存活的对象复制到另一块上面，而后在把已使用过的内存空间一次理掉。

JVM实现原理：Survivor区，一块叫From，一块叫To，对象存在Eden和From块。当进行GC时，Eden存活的对象全移到To块，而From中，存活的对象按年龄值肯定去向，当达到必定值（年龄阈值，经过-XX:MaxTenuringThreshold可设置，默认=15）的对象会移到年老代中，没有达到值的复制到To区，而后直接清空Eden和From。以后，From和To交换角色，新的From即为原来的To块，新的To块即为原来的From块，且新的Form块中对象年龄加1.
优势：内存分配时也不用考虑内存碎片等问题；实现简单，运行高效；能够利用指针碰撞(bump-the-pointer)实现快速内存分配
缺点：

• 空间浪费：可用内存缩减为原来的一半，太过浪费（解决：能够改良，不按1:1比例划分）；
• 效率随对象存活率升高而变低：当对象存活率较高时，须要进行较多复制操做(对象的引用地址须要复制)，效率将会变低,因此该算法不适合对象存活率较高的场景或者区域。

应用场景：

• 如今商业JVM都采用这种算法（经过改良缺点1）来回收新生代；
• 如Serial收集器、ParNew收集器、Parallel Scavenge收集器、G1（从局部看）。

二、标记-清除：首先标记出须要回收的对象，标记完成以后统一清除对象。

标记：从根集合开始扫描，标记存货的对象
清除：扫描整个堆内存空间，回收未被标记的对象，使用free-list记录可使用的区域

优势：基于最基础的可达性分析算法，它是最基础的收集算法；然后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进获得的；
缺点：

• 效率问题：标记和清除都须要扫描，两个过程的效率都不高；
• 空间问题：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，这会致使分配大内存对象时，没法找到足够的连续内存，从而须要提早触发另外一次垃圾收集动做。
• stop-the-Word：在标记时须要暂停JVM用户进程

应用场景：针对老年代

三、标记-整理

 

标记-整理：标记操做和“标记-清理”算法一致，后续操做不仅是直接清理对象，而是在清理无用对象前，先将存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针，而后直接清理掉端边界之外的内存。

标记：和“标记-清理”算法一致

整理：扫描整个堆内存空间，将存活的对象都向一端移动，并更新引用其对象的指针，而后直接清理掉边界之外的内存。整理的目的就是整合零散分布的空间碎片为一个连续的空间。

优势：

• 不会像复制算法，效率随对象存活率升高而变低
• 不会像标记-清除算法，产生内存碎片，由于清除前，进行了整理，存活对象都集中到空间一侧；

缺点：主要是效率问题：除像标记-清除算法的标记过程外，还多了须要整理的过程，效率更低；
应用场景：回收老年代；
四、标记-清除-整理(Mark-Sweep-Compact)
　　该算法是标记清除和标记整理的结合，标记-清除会产生碎片，标记-整理每次都进行整理效率不高；标记-清楚-整理 是若是老年代内存中没有一块连续续的空间能够存放将要进入对象，就进行整理；若是内存中的空间能够存放将要进入的对象，就进行标记-清除，这样就节省了整理的步骤能够提升效率。总结一句话：不是全部的时候都须要整理的，由于整理也付出代价。主要应用于老年代

总结： 没有最好的算法，只有最合适的引用场景

 

 

 下一节：GC算法的实现