java虚拟机知识点-垃圾收集器与内存分配策略
一、概述
六、内存分配和回收策略
1、线程私有:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
2、运行期间分配和回收内存:Java堆和方法区
二、对象存活判定算法-
可达性分析算法
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通过一系列成为“GC Roots”的对象作为起点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径成为引用链(Reference
Chain);当对象不存在引用链时则为不可用
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可作为“GC Roots”的对象:
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虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
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方法区中类静态属性引用的对象
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方法区中常量引用的对象
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本地方法栈中JNI(Native方法)应用的对象
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对象的重要级别
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强引用:该对象不会被回收
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软引用:系统将要发生内存溢出异常之前会被列入回收范围之中,第二次gc回收
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弱引用:其对象只能生存到下一次回收之前
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虚引用:唯一目的是被该对象回收之时收到一个系统通知
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要回收一个对象,至少要经历两次标记:不可达标记并进行一次筛选
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对应的类没有覆盖finalize方法或其finalize已被虚拟机调用过:认为该对象没必要执行
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有必要执行finalize方法:该对象被加入F-Queue队列中,由Finalizer线程负责执行
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任一对象的finalize方法都只会被系统自动调用一次
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回收方法区
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判断为可(仅仅是可以)回收的类
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Java堆不存在该类的实例
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加载该类的ClassLoader已经被回收
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该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,没有通过反射访问该类的方法
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废弃常量:系统中没有该常量字面量
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标记-清理算法
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标记所有需要回收的对象
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标记完成后统一回收
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缺点:效率不高,标记清除之后产生大量不连续的内存碎片
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复制
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将可用内存划分为大小相等的两块,每次只用一块
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缺点:内存利用率低
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改进:分为新生代对象和来年代对象,分配一块Eden(80%)和两块Survivor空间
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标记-整理
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标记
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让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理端边界以外的内存
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分代收集算法
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根据对象存活周期的不同将内存划分为几块
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新生代:复制算法
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老年代:标记-清理或标记-整理
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枚举根节点
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枚举根节点(GC Roots)时必须要停顿
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OopMap的数据结构:记录对象的数据类型,引用所在栈和寄存器中的位置
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安全点(Safepoint)
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让所有线程(不包括执行JNI调用的线程)都“跑”到最近的安全点上再停顿下来
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抢先式中断:没到安全点的线程都让它跑到安全点
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主动式中断:设置一个标志,线程执行时发现该标志,并为真时就自己中断挂起
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安全区域(Safe Region):在一段代码片段之中,引用关系不会发生变化。在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的
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JVM发出GC,不用管在安全区域的线程;该线程要离开该Safe
Region前检查是否完成了根节点枚举,若没有,则等待离开信号
4、JVM不是为每条指令都生成OopMap,只有安全点才记录
五、垃圾收集器-
垃圾收集器:两个收集器之间存在连线,就说明他们可搭配使用(没有最好的收集器)
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Serial收集器
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GC时,必须暂停其他所有的工作线程
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Client模式下的默认新生代收集器;单线程高效
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ParNew收集器:“并行”
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Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器;
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多线程收集;默认开启的收集线程数与CPU的数量相同
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Parallel Scavenge收集器
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新生代收集器,采用复制算法
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目标:控制的吞吐量
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吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)
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设置参数
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最大垃圾收集停顿时间:-XX:MaxGCPauseMillis
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吞吐量大小:-XX:GCTimeTatio
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–XX:+UseAdaptiveSizePolicy:自适应配置参数的开关
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Serial Old收集器:Serial的老版本
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标记-整理
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可与Parallel Sanvenge收集器搭配
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作为CMS收集器的后备预案,在并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用
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Parallel Old收集器
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标记-整理算法
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适用于注重吞吐量和CPU资源敏感的场合
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CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器
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目标:最短回收停顿时间
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基于标记-清除算法
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初始化标记:“Stop The World”;标记GC Roots能直接关联到的对象
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并发标记:进行GC Roots Tracing的过程
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重新标记:标记并发标记期间的标记发生变动的对象
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并发清除
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缺点
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CMS收集器对CPU资源非常敏感(占用CPU资源)
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CMS默认启动的回收线程数为(CPU数量+3)/4
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增量式并发收集器(Incremental Concurrent Mark Sweep/i-CMS):GC线程、用户线程交替运行
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CMS收集器无法处理浮动垃圾(Floating Garbage)
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浮动垃圾:GC本次不能清理的产生的新垃圾
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产生有大量空间碎片
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–XX:+UseCMSCompactAtFullCollection开关参数:内存碎片整理
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–XX:CMSFullGCsBeforeCompaction:执行多少次不压缩的Full GC后,跟着来一次带压缩的;默认值为0
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G1(Garbage-First)收集器
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面向服务端应用
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并发:充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势
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分代收集:将对象分为老年代、新年代
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空间整合:外部-“标记-整理”,内部-“复制”;不会产生内存空间碎片
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可预测的停顿:除了追求低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型
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将Java堆分为大小相等的独立区域(Region),优先回收价值最大的Region;新年代和老年代不再是物理隔离的了
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Remembered Set:记录相关的引用信息
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每个Region都有一个Remembered Set
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目的:扫描一个Region时,避免了全栈扫描(Region与Region之间的引用可能存在关联)
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不计算维护Remembered Set的操作,步骤:
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初始标记:标记GC Roots能直接关联到的对象,并修改TAMS(Next
Top at Mark Start)的值
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并发标记:对堆的对象进行可达性分析
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最终标记:修正并发标记阶段中发生对象变化的变动
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筛选回收:
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理解GC日志
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使用垃圾收集器参数
参数
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描述
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UseSerialGC
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虚拟机运行在Client模式下的默认值,打开此开关后,使用Serial+Serial
Old的收集器组合进行内存回收
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UseParNewGC
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打开此开关后,使用ParNew+Serial Old的收集器组合进行内存回收
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UseConcMarkSweepGC
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打开此开关后,使用ParNew+CMS+Serial Old的收集器组合进行内存回收。Serial
old作为CMS出现Concurrent
Mode Failure后使用
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UseParallelGC
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虚拟机运行在Server模式下的默认值,打开此开关后,使用Parallel
Scavenge+Serial Old(PS MarkSWeep)的收集器组合进行内存回收
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UseParallelOldGC
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打开此开关后,使用Parallel Scavenge+Parallel Old收集器组合进行内存回收
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SurvivorRatio
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新生代中Eden区域与Survivor区域的容量比值,默认为8,代表Eden:Survivor=8:1
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PretenureSizeThreshold
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直接普升到老年代的对象大小
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MaxTenuringThreshold
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新生代普升到老年代的最大年龄
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UseAdaptiveSizePolicy
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动态调整Java堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄
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HandlePromotionFailure
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是否允许分配担保失败
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ParallelGCThreads
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设置并行GC时进行内存回收的线程数
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GCTimeRatio
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MaxGCPauseMills
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CMSInitiatingOccupancyFarction
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UseCMSCompactAtFullCollection
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CMSFullGCsBeforeCompaction
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对象分配:一般在堆上分配,也可能经过JIT编译后被拆散为标量类型并间接地在栈上分配;对象分配主要在新生代的Eden区上,如果启动了本地线程分配缓冲,将按线程优先在TLAB上分配
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对象优先在Eden区分配
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当Eden区没有足够空间进行分配时,虚拟机将发起一次Minor GC(新生代GC)
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老年代GC(Major GC/Full GC)
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–XX:+PrintGCDetails:打印内存回收日志,
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大对象直接进入老年代
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–XX:PretenureSizeThreshold:大于该值的对象直接分配到老年代
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长期存活的对象将进入老年代
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虚拟机给每个对象定义一个对象年龄(Age)计数器
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–XX:MaxTenuringThreshold:对象被分配老年代的阀值
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动态对象年龄判断
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若在Survivor空间中相同年龄的所有对象占用的内存大于Survivor空间的一半,那么凡是大于该年龄的对象直接进入老年代
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空间分配担保
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当老年代最大可用的连续空间小于新生代所有对象的总空间大小,那么Minor GC可能不安全
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–XX:-HandlePromotionFailure:是否允许空间分配担保
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允许:若最大可用连续空间大于历次晋升到老年代的对象的平均大小,允许尝试一次Minor GC
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否则:进行一次Full GC