jvm gc知识

GC基础知识

一、什么是垃圾

没有任何引用指向的一个对象或者多个对象（循环引用）

二、如何定位垃圾

• 引用计数
• 根可达算法

  三、常见的垃圾回收算法

• 标记清除(mark sweep) - 位置不连续 产生碎片 效率偏低（两遍扫描）
• 拷贝算法 (copying) - 没有碎片，浪费空间
• 标记压缩(mark compact) - 没有碎片，效率偏低（两遍扫描，指针须要调整）

四、JVM 内存分配模型

• 部分垃圾回收器使用的模型

  • 除Epsilon ZGC Shenandoah以外的GC都是使用逻辑分代模型
  • G1是逻辑分代，物理不分代
  • 除此以外不只逻辑分代，并且物理分代
• 新生代 + 老年代 + 永久代（1.7）Perm Generation/ 元数据区(1.8) Metaspace
  • 永久代 元数据 - Class
  • 久代必须指定大小限制 ，元数据能够设置，也能够不设置，无上限（受限于物理内存）
  • 字符串常量 1.7 - 永久代，1.8 - 堆
  • MethodArea逻辑概念 - 永久代、元数据

• 新生代 = Eden + 2个suvivor区

  • YGC回收以后，大多数的对象会被回收，活着的进入s0
  • 再次YGC，活着的对象eden + s0 -> s1
  • 再次YGC，eden + s1 -> s0
  • 年龄足够 -> 老年代 （15 CMS 6）
  • s区装不下 -> 老年代
• 老年代
  • 顽固分子
  • 老年代满了FGC Full GC
• GC Tuning (Generation)
  • 尽可能减小FGC
  • MinorGC = YGC
  • MajorGC = FGC

常见的垃圾回收器

• Serial 年轻代 串行回收
  单CPU效率最高，虚拟机是Client模式的默认垃圾回收器。Serial回收器使用单线程进行垃圾回收，使用复制算法。在 HotSpot 虚拟机中，使用-XX：+UseSerialGC 参数能够指定使用Serial（新生代串行收集器）+ Serial Old（老年代串行收集器）。

• PS 年轻代 并行回收
  新生代并行回收收集器也是使用复制算法的收集器。从表面上看，它和并行收集器同样都是多线程、独占式的收集器。可是，并行回收收集器有一个重要的特色：它很是关注系统的吞吐量。
  在启动参数中指定-XX:+UseParallelGC，会使用Parallel Scavenge（新生代并行回收收集器） + SerialOld的回收器组合
  若是使用-XX:+UseParallelOldGC，表示Parallel Scavenge（新生代并行回收收集器）+ Parallel Old（并行回收收集器）

• ParNew 年轻代 配合CMS的并行回收

Serial回收器的多线程版本，只能用于新生代。使用复制算法，多线程并行工做。在多CPU主机上的性能高于Serial，单CPU主机上的性能低于Serial。
若是使用-XX:+UseParNewGC，表示ParNew（并行收集器）+ Serial Old（串行收集器）

• SerialOld老年代 串行回收

Serial收集器的老年版本，独占式，单线程，使用的是标记--整理算法，这个收集器的目的也是用于Client模式下的虚拟机使用。

• ParallelOld老年代 并行回收

是Parallel Scavenge收集器的老年版本，使用多线程和标记整理算法，注重吞吐量优先，在注重吞吐量和CPU资源铭感的场合，均可以考虑Parallel Scavenge加Parallel Old收集器。

• ConcurrentMarkSweep 老年代 并发的， 垃圾回收和应用程序同时运行，下降STW的时间(200ms)

算法：三色标记 + Incremental Update
1.初始标记：Stop the world，只标记GC Roots能直接关联到的对象。
2.并发标记：GC Roots Tracing
3.从新标记：Stop the world，修正并发标记期间，因用户程序继续运行致使标记产生变更的那一部分对象的标记记录。
4.并发清除：并发清除能够和用户线程一块儿运行，因此整体上停顿的时间很是短。
可是CMS收集器有三个显著缺点：
1.对CPU资源敏感。
2.没法处理浮动垃圾。
3.收集结束后会产生大量碎片。

• G1 (10ms) 算法：三色标记 + SATB

1.G1的设计原则是"首先收集尽量多的垃圾(Garbage First)"。所以，G1并不会等内存耗尽(串行、并行)或者快耗尽(CMS)的时候开始垃圾收集，而是在内部采用了启发式算法，在老年代找出具备高收集收益的分区进行收集。同时G1能够根据用户设置的暂停时间目标　　自动调全年轻代和总堆大小，暂停目标越短年轻代空间越小、总空间就越大；
　　2.G1采用内存分区(Region)的思路，将内存划分为一个个相等大小的内存分区，回收时则以分区为单位进行回收，存活的对象复制到另外一个空闲分区中。因为都是以相等大小的分区为单位进行操做，所以G1自然就是一种压缩方案(局部压缩)；
　　3.G1虽然也是分代收集器，但整个内存分区不存在物理上的年轻代与老年代的区别，也不须要彻底独立的survivor(to space)堆作复制准备。G1只有逻辑上的分代概念，或者说每一个分区均可能随G1的运行在不一样代之间先后切换；
　　4.G1的收集都是STW的，但年轻代和老年代的收集界限比较模糊，采用了混合(mixed)收集的方式。即每次收集既可能只收集年轻代分区(年轻代收集)，也可能在收集年轻代的同时，包含部分老年代分区(混合收集)，这样即便堆内存很大时，也能够限制收集范围，从而 下降停顿。

• ZGC (1ms) PK C++ 算法：ColoredPointers + LoadBarrier