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笔记——gc回收

分类: 文章 • 2025-04-12 21:43:34

​ 1.引用计数法（对象中添加一个引用计数器）

​ 2.可达性分析法

GC ROOTS

  • 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
  • 方法区中类静态属性引用的对象
  • 方法区中常量引用的对象
  • 本地方法栈中 JNI（即一般说的 Native 方法）引用的对象

**不可达的对象也要至少经历两次标记，对象进行可达性分析后与GC roots的引用链无关，就会标记一次，然后判断是否有必要执行finalize（）方法进行第二次标记判断。**假如对象没有覆盖finalize（）方法或者finalize（）方法已经被虚拟机调用过，那么这两种就被视为没有必要执行。

对象有必要执行finalize（）方法就被放置在一个F-Queue的队列中，并稍后去执行，这里的执行是会触发方法开始运行，但不一定承诺会等待它结束

finalize（）方法只会被系统调用一次

垃圾收集算法

1、标记-清除算法（Mark-Sweep）

“标记-清除”算法是最基础的算法，分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。它主要由两个缺点：一个是效率问题，标记和清除过程的效率都不高；另一个是碎片化

2、标记-复制算法（Copying）（针对新生代）

​ 为了解决标记清除算法的效率问题，出现了复制算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次使用其中的一块。当这块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。优点是每次都是对其中的一块进行内存回收，内存分配时就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。缺点是将内存缩小为原来的一半，代价太高了一点。

Appel式回收将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中的一Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地拷贝到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1，当Survivor空间不够用时，需要依赖其他内存（这里指老年代）进行分配担保。即如果另外一块Survivor空间没有足够的空间存放上一次新生代收集下来的存活对象，这些对象将直接通过分配担保机制进入老年代。

3、标记-整理算法（Mark-Compact）（针对老年代）

​ 根据老年代的特点提出了“标记-整理”算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

标记-整理的步骤：

  1. 标记阶段
  2. 整理阶段：移动存活对象，同时更新存活对象中所有指向被移动对象的指针

4、分代收集算法（Generational Collection）

​ 一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。

安全点

  1. 方法返回之前

  2. 调用某个方法之后

  3. 抛出异常的位置

  4. 循环的末尾

记忆集与卡表

记录集：记录从非收集区到收集区的指针集合（解决跨代引用）

**卡表：**实现记忆集最常用的一种方式

卡表是使用一个字节数组实现

笔记——gc回收

一个卡页中可包含多个对象，只要有一个对象的字段存在跨代指针，其对应的卡表的元素标识就变成1，表示该元素变脏，否则为0.

GC时，只要筛选卡表中变脏的元素加入GCRoots。

Stop The World

暂停所有的工作线程，直到它收集完成

写屏障

使用写屏障维护卡表状态

垃圾收集器

Serial （新生代）

1.单线程（收集期间需要暂停其他所有线程）

2.客户端模式下的默认收集器

优点：

1.简单高效（与其他收集器的单线程相比）

2.内存资源受限时，额外内存消耗最小

3.因为没有线程交互的开销，因此可获得最高的单线程效率

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ParNew（新生代）

  1. 多线程并行收集（用户进程需等待）

  2. 目前唯一一个能与CMS收集器配合工作

    使用-XX:+UseConcMarkSweepGC参数，使用ParNew+CMS+Serial Old收集器组合，此时ParNew是新生代的默认收集器

  3. 默认开启的收集线程数与处理器核心数相同。

    可以使用-XX:ParallelGCThreads参数限制线程数

笔记——gc回收

Parallel Scanvenge（新生代）

1.基于标记-复制

2.并行收集

3.关注吞吐量 用户代码时间/(用户代码时间+垃圾收集时间)

适合在后台运算而不需要太多交互的任务

Parallel Old（老年代）

  1. 多线程并发收集
  2. 基于标记整理
  3. 注重吞吐量（Parallel Scanvenge + Parallel Old)

Serial Old(老年代)

CMS（老年代）

关注停顿时间—> B/S等服务端模式中给用户给拱良好的交互体验

运作过程

**1.初始标记 （Initial Mark）**标记与GCRoots直接关联的对象，速度快

**2.并发标记（Concurrent Mark）**从GCRoots直接关联的对象开始遍历整个对象图，不暂停用户线程，可与GC线程并发运行，耗时长

**3.重新标记（Remark）**修正并发标记期间因用户线程导致标记产生变动的对象

**4.并发清除（Concurrent Sweep）**删除掉被标记死亡的对象，可与用户程序并发运行

笔记——gc回收

缺点

  1. 占用了一部分线程
  2. 无法处理浮动垃圾
  3. 空间碎片过多

Garbage First(G1)

基于Region的内存布局

Region还有一类Humongous区域，专门存储大对象（只要超过一个region容量一半的对象即可判定为大对象）

运行过程

  1. 初始标记

  2. 并发标记

  3. 最终标记

  4. 筛选回收

    • 更新region的统计数据
    • 对所有region按照回收价值和成本排序
    • 根据用户设定的停顿时间制定回收计划
    • 自由选择多个region作为回收集，将决定回收的region的存活对象复制到另一个空的region，再清理整个旧region
    • 需暂停用户进程，可多条收集器并行执行。

    更新->排序->制定回收计划->选择回收集->复制清理(并行、STW)

    除了并发标记，都需要停止用户进程。

笔记——gc回收

优点：

  1. 延迟可控情况下获得尽可能高的吞吐量。

  2. 用户可指定期望（要符合实际）的停顿时间

    默认为200ms，不能太低，太低会造成每次选择的回收集只占堆的很小一部分，回收速度跟不上分配速度，导致Full GC

  3. 分区（region）管理堆内存

  4. 按回收效益确定回收集

  5. 整体基于标记-整理，局部基于标记-复制，不会产生碎片

缺点（与CMS比）

  1. 内存占用

    因为每个region都需要维护一个卡表解决跨代引用问题，记忆集可能占整堆的20%以上。CMS则只有一份卡表。

  2. 额外执行负载高

    和CMS一样都使用写屏障维护卡表。

    除了和CMS一样使用写后屏障外（直接使用同步），G1还需要写前屏障实现原始快照算法，产生额外负担。（使用消息队列）

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