文章目录

1.JVM GC回收哪个区域的垃圾？
2.判断对象可以回收的方法
- 2.1 引用计数法
- 2.2 可达分析算法
- 2.3 什么对象可以当作GC Roots？
- - 虚拟机栈中的引用对象
  - 全局的静态的对象
  - 常量引用
  - 本地方法栈中JNI引用的对象
3.垃圾回收算法
- 3.1 标记清除算法
- 3.2 复制算法
- 3.3 标记压缩算法
- 3.4 分代回收算法
4.垃圾回收器
- 理解什么是STW？
- 4.1 Serial 和 Serial Old 回收器
- 4.2 ParNew 回收器
- 4.3 Parallel Scavenge 回收器
- 4.4 Parallel Old 回收器
- 4.5 CMS 回收器（重点）
- - 4.5.1 并发标记出现的问题：漏标和错标
  - 4.5.2 并发标记问题的解决：三色标记算法
  - 4.5.3 CMS巨大bug
- 4.6 G1 回收器

1.JVM GC回收哪个区域的垃圾？

JVM GC只回收堆区和方法区内的对象。而栈区的数据，在超出作用域后会被JVM自动释放掉，所以其不在JVM GC的管理范围内。

2.判断对象可以回收的方法

2.1 引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

它的优点是简单、高效，但是缺点也是异常明显：这个方法无法解决对象循环引用的问题

    // 对象循环引用示例Object objectA = new Object();Object objectB = new Object();objectA.instance = objectB;objectB.instance = objectA;objectA = null;objectB = null;

假设我们有上面的代码。程序启动后，objectA和objectB两个对象被创建并在堆中分配内存，它们都相互持有对方的引用，但是除了它们相互持有的引用之外，再无别的引用。而实际上，引用已经被置空，这两个对象不可能再被访问了，但是因为它们相互引用着对方，导致它们的引用计数都不为0，因此引用计数算法无法通知GC回收它们，造成了内存的浪费。如下图：对象之间的引用形成一个有环图。

2.2 可达分析算法

基于引用计数法无法回收循环应用，我们就有了一种新的方法。

可达分析算法，或叫根搜索算法，在主流的JVM中，都是使用的这种方法来判断对象是否存活的。这个算法的思路很简单，它把内存中的每一个对象都看作一个结点，然后定义了一些可以作为根结点的对象，我们称之为GC Roots。如果一个对象中有另一个对象的引用，那么就认这个对象有一条指向另一个对象的边。

像上面这张图，JVM会起一个线程从所有的GC Roots开始往下遍历，当遍历完之后如果发现有一些对象不可到达，那么就认为这些对象已经没有用了，需要被回收。

上图红色为无用的节点，可以被回收。

需要注意的是：基本所有的GC算法都引用根搜索算法这种概念。

2.3 什么对象可以当作GC Roots？

共有四种对象可以作为GC Roots

虚拟机栈中的引用对象

我们在程序中正常创建一个对象时，对象会在堆上开辟一块内存空间，同时会将这块空间的地址作为引用保存到虚拟机栈中，如果对象生命周期结束了，那么引用就会从虚拟机栈中出栈，因此如果在虚拟机栈中有引用，就说明这个对象还是有用的，这种对象可以作为GC Roots。

全局的静态的对象

也就是使用了static关键字定义了的对象，这种对象的引用保存在共有的方法区中，因为虚拟机栈是线程私有的，如果保存在栈里，就不叫全局了，很显然，这种对象是要作为GC Roots的。

常量引用

就是使用了static final关键字，由于这种引用初始化之后不会修改，所以方法区常量池里的引用的对象也作为GC Roots。

本地方法栈中JNI引用的对象

有时候单纯的java代码不能满足我们的需求，就可能需要调用C或C++代码（java本身就是用C和C++写的嘛），因此会使用native方法，JVM内存中专门有一块本地方法栈，用来保存这些对象的引用，所以本地方法栈中引用的对象也会被作为GC Roots。

3.垃圾回收算法

3.1 标记清除算法

标记-清除算法采用从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的对象进行直接回收，如上图。
标记-清除算法不需要进行对象的移动，并且仅对不存活的对象进行处理，在存活的对象比较多的情况下极为高效，但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象，并没有对还存活的对象进行整理，因此会导致内存碎片。

3.2 复制算法

复制算法将内存分为两个空间，使用此算法时，所有动态分配的对象都只能分配在其中一个区间（活动区间），而另外一个区间（空闲区间）则是空闲的。
复制算法采用从根集合扫描，将存活的对象复制到空闲区间，当扫描完毕活动区间后，会将活动区间一次性全部回收。此时原本的空闲区间变成了活动区间。下次GC时候又会重复刚才的操作，以此循环。
复制算法在存活对象比较少的时候，极为高效，但是带来的成本是牺牲一半的内存空间用于进行对象的移动。所以复制算法的使用场景，必须是对象的存活率非常低才行，而且最重要的是，我们需要克服50%内存的浪费。

3.3 标记压缩算法

标记-压缩算法采用和标记-清除算法一样的方式进行对象的标记、清除，但在回收不存活的对象占用的空间后，会将所有存活的对象往左端空闲空间移动，并更新对应的指针。标记-清除 算法是在标记-清除算法之上，又进行了对象的移动排序整理，因此成本更高，但却解决了内存碎片的问题。

3.4 分代回收算法

根据存活对象划分几块内存区域，一般是分为新生代和老年代。然后根据各个年代的特点制定相应的回收算法。

年轻代复制算法的具体应用：

生成空间好比就是eden区，survivor分别是From幸存区、To幸存区，eden区会标记一些存活的对象拷贝到From区，然后清空eden区。

如果From区和eden区都有垃圾，就把eden区和From区都存活的对象全部拷贝到To区，然后清空eden区和From区

如果To区和eden区都有垃圾，就把eden区和To区都存活的对象全部拷贝到From区，然后清空eden区和To区

反复循环，默认来回循环15次，如果活动的对象还是没有被垃圾回收器回收了，就存放到老年代

新生代（new / Young）
- 每次垃圾回收都有大量的对象死去，只有少量对象存活，选用复制算法比较合理。
- 新生代回收可以称为：YGC
老年代（old）
- 老年代中对象的存活率较高，没有额外的空间分配对它进行担保，所以必须使用标记-清除或者标记-压缩算法进行垃圾回收。
- 老年代回收可以称为：MGC
整体回收可以称为：FGC

4.垃圾回收器

理解什么是STW？

在垃圾回收时，都会产生应用程序的停顿，停顿产生时，整个应用程序会被卡死，没有任何响应。
java中Stop-The-World机制简称STW，是在执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他业务线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。
Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能与JVM交互；这些现象多半是由于GC引起。
没有一种垃圾回收器不会产生STW，就连CMS这种多线程并发执行的回收器也会产生STW
CMS产生STW的阶段刚好就在初始标记和重新标记阶段

说明：如果两个垃圾回收器之间存在连线说明他们之间是可以搭配使用的

4.1 Serial 和 Serial Old 回收器

Serial分为Serial、Serial Old，其中Serial工作在年轻代，Serial Old工作在老年代
Serial是单线程的垃圾回收器，当垃圾回收线程开始的时候，业务线程必须暂停，直到垃圾回收线程结束
Serial使用的是复制算法，而Serial Old使用的是标记-压缩算法

4.2 ParNew 回收器

ParNew可以认为是Serial的多线程版本
ParNew是多线程并行的，也就是说当多条垃圾回收线程并行工作时，此时的业务线程处于等待状态

4.3 Parallel Scavenge 回收器

Parallel Scavenge 是一个年轻代的垃圾回收器，也就是说Parallel工作在年轻代
Parallel Scavenge是多线程并行的，也就是说当多条垃圾回收线程并行工作时，此时的业务线程处于等待状态
采用复制算法实现
JDK1.8默认采用的垃圾回收器：Parallel Scavenge、Parallel Old

4.4 Parallel Old 回收器

Parallel Old 是 Parallel Scavenge 的老年代版本，也就是说Parallel Old工作在老年代
Parallel Old是多线程并行的，也就是说当多条垃圾回收线程并行工作时，此时的业务线程处于等待状态
采用标记-压缩算法

4.5 CMS 回收器（重点）

CMS (Concurrent Mark Sweep) 收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。
CMS是多线程并发的，也就是说垃圾线程和业务进程是可以一起执行的
采用 标记-清除 算法实现。
运行步骤：
- 初始标记(CMS initial mark)：标记 GC Roots 能直接关联到的对象
- 并发标记(CMS concurrent mark)：进行 GC Roots Tracing
- 重新标记(CMS remark)：修正并发标记期间的变动部分
  - 这里要注意：重新标记就不能业务线程和垃圾线程一起执行了，也就是不能并发执行了
- 并发清除(CMS concurrent sweep)

4.5.1 并发标记出现的问题：漏标和错标

并发标记虽然说垃圾线程和业务线程一起执行，但是这种情况也会产生各种问题
漏标：一个对象被GC标记为不是垃圾，但是随着业务的进行，该对象的引用消失了，就变成了垃圾，而这时垃圾回收并没有标记该对象为垃圾，这时候就会产生漏标的情况
- 这就是著名的"浮动垃圾(floating garbage)"
- 解决办法很简单，下次垃圾线程再循环的时候，该对象会被重新标记为垃圾，进行清理
错标：一个对象被GC标记为垃圾，但是随着业务的进行，该对象被其他对象引用了，又变成不是垃圾了，而这时垃圾回收已经标记为该对象是垃圾了，这时候就会产生错标的情况

4.5.2 并发标记问题的解决：三色标记算法

漏标问题

某个状态下,黑色->灰色->白色

如果一切顺利，不发生任何引用变化，GC线程顺着灰色的引用向下扫描，最后都变成黑色，都是存活对象

但是如果出现了这样一个状况，在扫描到灰色的时候，还没有扫描到这个白色对象，此时，黑色对象引用了这个白色对象，而灰色对象指向了别人，或者干脆指向了null，也就是取消了对白色对象的引用

那么我们会发现一个问题，根据三色标记规则，GC会认为，黑色对象是本身已经被扫描过，并且它所有指向的引用都已经被扫描过，所以不会再去扫描它有哪些引用指向了哪些对象

然后,灰色对象因为取消了对白色对象的引用,所以后面GC开始扫描所有灰色对象的引用时候,也不会再扫描到白色对象最后结果就是,白色对象直到本次标记扫描结束,也是白色,根据三色标记规则,认为它是垃圾,被清理掉但是实际情况,它明显是被引用的对象,是绝对不能当做垃圾来清除的,因为漏标,最后被当作垃圾清理掉了/*
漏标的两个充要条件:
1.有至少一个黑色对象在自己被标记之后指向了这个白色对象
2.所有的灰色对象在自己引用扫描完成之前删除了对白色对象的引用
这两个条件,必须全满足,才会造成漏标问题.
*/

CMS的解决方案就是重新标记：将A变成灰色，问题解决

4.5.3 CMS巨大bug

记住一句话：没有任何一个jdk版本的默认垃圾回收器是cms

4.6 G1 回收器

G1是面向服务端的垃圾回收器。
优点：并行与并发、分代收集、空间整合、可预测停顿。
运作步骤：
- 初始标记(Initial Marking)
- 并发标记(Concurrent Marking)
- 最终标记(Final Marking)
- 筛选回收(Live Data Counting and Evacuation)

两篇文章带你搞懂GC垃圾回收之基础篇相关推荐

运算放大器基本公式_还在被三阶/四阶/运算放大器滤波器PLL这些概念困扰？这篇文章帮你搞懂它...
<e世绘>系列这是关于现代合成器的系列文章的第一篇文章,本文介绍了基本的锁相环操作以及各种拓扑结构. 近年来,频率合成技术发生了重大变化.数十年来,超低噪声的分立式VCO一直是低噪声合成 ...
看了这篇文章，我搞懂了StringTable
好好学习,天天向上本文已收录至我的Github仓库DayDayUP:github.com/RobodLee/DayDayUP,欢迎Star,更多文章请前往:目录导航前言 String应该是Java ...
android adc按键原理,看完这篇文章，终于搞懂了ADC的原理及分类！
在仪器仪表系统中,常常需要将检测到的连续变化的模拟量如:温度.压力.流量.速度.光强等转变成离散的数字量,才能输入到计算机中进行处理.这些模拟量经过传感器转变成电信号(一般为电压信号),经过放大器放大 ...
opc客户端读取数据品质是bad_听说看了这篇文章就彻底搞懂了什么是OPC（上）
从2000年初以来,我们就一直在使用OPC软件互操作性标准,而那些正准备踏入和想要踏入工业自动化领域的人们却对这些含义感到困惑. 所以在本中,我将系统地为你梳理OPC知识. OPC首字母缩写词代表什么 ...
java gc 有钱人_小猿圈java之GC垃圾回收机制
垃圾回收机制是提高性能的重要机制,所以不管学什么语言也好,垃圾回收机制都是有的,也是很重要的,小猿圈这章详解一下java的GC垃圾回收机制,需要用的或者感兴趣的朋友们,可以跟着小编学习一下. 一.GC ...
一篇文章带你搞懂网络层（网际层）-- 地址篇
网络层(Network Layer)是OSI模型中的第三层(TCP/IP模型中的网际层),提供路由和寻址的功能,使两终端系统能够互连且决定最佳路径,并具有一定的拥塞控制和流量控制的能力.相当于发送邮件 ...
【UE·蓝图底层篇】一文搞懂NativeClass、GeneratedClass、BlueprintClass、ParentClass
本文将对蓝图类UBlueprint的几个UClass成员变量NativeClass.GeneratedClass.BlueprintClass.ParentClass进行比较深入的讲解,看完之后对蓝图 ...
一文带你搞懂C#多线程的5种写法
一文带你搞懂C#多线程的5种写法 1.简介超长警告! 在学习本篇文章前你需要学习的相关知识: 线程基本知识此篇文章简单总结了C#中主要的多线程实现方法,包括: Thread 线程 ThreadPo ...
RPC框架：从原理到选型，一文带你搞懂RPC
大家好,我是华仔,RPC系列的文章是我去年写的,当时写的比较散,现在重新进行整理.对于想学习RPC框架的同学,通过这篇文章,让你知其然并知其所以然,便于以后技术选型,下面是文章内容目录: RPC 什么 ...

两篇文章带你搞懂GC垃圾回收之基础篇