Java学习笔记之GC篇
前言
GC又称为垃圾回收,是Java中一种十分重要的机制,但是身边的许多小伙伴并不知道GC的具体实现和流程,下面便是本人一些学习GC的笔记,希望能帮到大家。
垃圾回收,首先就得检查出垃圾,所以判断对象是否为垃圾的算法:引用计数算法、可达性分析算法。
引用计数算法:判断对象的引用数量
- 通过判断对象的引用数量来决定对象是否可被回收;
- 每个对象实例都有一个引用计数器,被引用则+1,完成引用则-1;
- 任何引用计数为0的对象实例可以被当作垃圾收集。
优点:执行效率高,程序执行受影响较小。
缺点:无法检测出循环引用的情况,导致内存泄露。
可达性分析算法:通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可被回收。(GC root起的路线)
问:那么何为GC Root?
答:虚拟机栈中引用的对象(栈帧中的本地变量表)、方法区中的常量引用的对象和类静态属性引用的对象、本地方法栈中JNI(native方法)的引用对象、活跃线程的引用对象。
垃圾回收算法
这里主要针对标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法、分代收集算法
标记-清除算法:
- 标记:从根集合进行扫描,对存活的对象进行标记。
- 清除:对堆内存从头到尾进行线性遍历,回收不可达对象内存。
弊端:会出现内存碎片化
复制算法:
- 分为对象面和空闲面;
- 对象在对象面上创建;
- 存活的对象被从对象面复制到空闲面;
- 将对象面所有对象内存清除。
好处:解决碎片化问题;顺序分配内存,简单高效;适用于对象存活率低的场景
标记-整理算法:
- 标记:从根集合进行扫描,对存活的对象进行标记。
- 整理:移动所有存活的对象,且按照内存地址次序依次排列,然后将末端内存地址以后的内存全部回收。
好处:避免内存的不连续;不用设置两块内存互换;适用于存活率高的场景。
分代收集算法:按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法,从而提高JVM的回收效率。
年轻代、老年代
首先我们得了解GC的分类:Minor GC、Full GC
年轻代:尽可能快速地收集掉那些生命周期短的对象。(1/3堆空间)
- Eden区(80%)
- 两个Survivor区(from 10%、to 10%)
老年代:存放生命周期较长的对象(2/3堆空间)
- Full GC和Major GC
- Full GC比Minor GC慢,频率低
对象如何晋升到老年代
- 经过一定Minor次数后依旧存活的对象;
- Survivor区中放不下的对象;
- 新生成的大对象。
常用的调优参数
- -XX:SurvivorRatio:Eden和Survivor的比值,默认8:1;
- -XX:NewRatio:老年代和年轻代内存大小的比例;
- -XX:MaxTenuringThreshold:对象从年轻代晋升到老年代经过GC次数的最大阈值。
触发Full GC的条件
- 永久代空间不足;(JDK8之前版本)
- 老年代空间不足;
- CMS GC时出现promotion failed,concurrent mode failure;
- Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间;
- System.gc()被调用;
- 使用RMI来进行RPC或管理的JDK应用,每小时执行1此Full GC。
了解垃圾收集器前需要先理解的概念
机制Stop-the-World
- JVM由于要执行GC而停止了应用程序的执行;
- 任何一种GC算法中都会发生;
- 多数GC优化通过减少此机制发生的时间来提高程序性能。
SafePoint:分析过程中对象引用关系不会发生变化的点(方法调用、循环跳转、异常跳转)
JVM的运行模式:Server、Client
年轻代、老年代的垃圾收集器
年轻代常见的垃圾收集器(基于复制算法)
- Serial收集器:单线程收集,进行垃圾收集时,必须暂停所有工作线程(简单高效,Client模式下的默认年轻代收集器);
- ParNew收集器:多线程收集其余特点同Serial;
- Parallel Scavenge收集器:关注系统的吞吐量,多核优势大,Server模式下的默认年轻代收集器。
老年代常见的垃圾收集器
- Serial Old收集器:单线程收集,进行垃圾收集时,必须暂停所有工作线程(简单高效,Client模式下的默认老年代收集器);
- Parallel Old:多线程,吞吐量优先;
- CMS收集器:初始化标记(stop-the-word)->并发标记->并发预清理(查找执行并发标记阶段从年轻代晋升到老年代的对象)->重新标记(暂停虚拟机,扫描CMS堆中剩余对象)->并发清理->并发重置;(红字都会出现暂停)
- G1收集器:并发和并行、分代收集、空间整合、可预测的停顿。
Garbage FIrst(G1收集器)
- 将整个Java堆内存划分成多个大小相等的Region;
- 年轻代和老年代不再物理隔离。
问题集
问:Object的finalize()方法的作用是否与C++的析构函数作用相同?
答:
- 与C++的析构函数不同,析构函数调用确定,而它是不确定的;
- 将未被引用的对象放置于F-Queue队列;
- 方法执行随时可能会被终止;
- 给予对象重生的机会。
问:强引用、软引用、弱引用和虚引用是什么?
答:
强引用:
- 最普遍的引用:Object obj = new Object();
- 抛出OutOfMemoryError终止程序也不会回收具有强引用的对象;
- 通过将对象设置为null来弱化引用,使其被回收。
软引用:
- 对象处在有用但非必须的状态;
- 只有当内存空间不足时,GC会回收该引用的对象内存;
- 可以用来实现高速缓存。
弱引用:
- 非必须对象,比软引用更弱;
- GC时会被回收;
- 被回收的概率不大,因为GC线程优先级较低;
- 适用于引用偶尔被使用且不影响垃圾收集的对象。
虚引用:
- 不会决定对象的生命周期;
- 任何时候都可能被垃圾收集器回收;
- 跟踪对象被垃圾收集器回收的活动,起哨兵作用;
- 必须和引用队列ReferenceQueue联合使用。
类层次结构
引用队列
- 无实际存储结构,存储逻辑依赖于内部节点之间的关系来表达;
- 存储关联的且被GC的软引用、弱引用和虚引用。