深入JVM内核4 GC算法与种类

深入JVM内核 目录

1 GC的概念

Garbage Collection 垃圾收集
1960年 List使用了GC
Java中,GC的对象是堆区间和永久区

2 GC算法

2.1引用计数法
  • 老牌垃圾回收算法
  • 通过引用计算来回收垃圾
  • 使用者
    COM
    ActionScript3
    Python

引用计数器的实现很简单,对于一个对象A,只要有任何一个对象引用了A,则A的引用计数器就加1,当引用失效时,引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0,则对象A就不可能再被使用。


引用计数法的问题
  1. 引用和去引用伴随加法和减法,影响性能
  2. 很难处理循环引用 导致资源无法释放


    引用计数法的问题
2.2 标记-清除

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是,在标记阶段,首先通过根节点,标记所有从根节点开始的可达对象。因此,未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后,在清除阶段,清除所有未被标记的对象。
优点:
标记清除算法解决了引用技术算法中的循环引用的问题,没有从root节点引用的对象都会被回收
缺点:
1 效率较低,标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象,并且在GC时,需要停止应用程序,对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。
2 通过标记清除算法清理出来的内存,碎片化较为严重,因为被回收的对象可能存在于内存的各个角度,所以清理出来的内存是不连贯的。

标记-清除
2.3 标记-压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合,如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样,标记-压缩算法也首先需要从根节点开始,对所有可达对象做一次标记。但之后,它并不简单的清理未标记的对象,而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后,清理边界外所有的空间

标记-压缩

标记压缩对标记清除而言,有什么优势呢?

标记清除是标记完自己清除,这样的内存会容易有碎片,一般需要在做一步压缩。而标记压缩算法是标记的时候同时压缩,效率更好。

2.3 复制算法
  • 与标记-清除算法相比,复制算法是一种相对高效的回收方法
  • 不适用于存活对象较多的场合 如老年代
  • 将原有的内存空间分为两块,每次只使用其中一块,在垃圾回收时,将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中,之后,清除正在使用的内存块中的所有对象,交换两个内存的角色,完成垃圾回收
复制算法
复制算法的最大问题是:空间浪费 整合标记清理思想
复制算法的问题
分代思想

依据对象的存活周期进行分类,短命对象归为新生代,长命对象归为老年代。
根据不同代的特点,选取合适的收集算法

  • 少量对象存活,适合复制算法
  • 大量对象存活,适合标记清理或者标记压缩
GC算法总结整理
  • 引用计数 没有被Java采用
  • 标记-清除
  • 标记-压缩
  • 复制算法 新生代
3 可触及性

所有的算法,需要能够识别一个垃圾对象,因此需要给出一个可触及性的定义

  • 可触及的
    从根节点可以触及这个对象
  • 可复活的
    一旦所有引用被释放,就是可复活状态
    因为在finalize()中可能复活该对象
  • 不可触及的
    在finalize()后,可能会进入不可触及状态
    不可触及的对象不可能复活
    可以回收
public class CanReliveObj {
    public static CanReliveObj obj;

    public static void main(String[] args) throws
            InterruptedException {
        obj = new CanReliveObj();
        obj = null;   //可复活
        System.out.println("第1次gc");
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if (obj == null) {
            System.out.println("obj 是 null");
        } else {
            System.out.println("obj 可用");
        }
        System.out.println("第2次gc");

        obj = null;
        System.gc();
        //finalize方法只会被调用一次 obj不可复活
        Thread.sleep(1000);
        if (obj == null) {
            System.out.println("obj 是 null");
        } else {
            System.out.println("obj 可用");
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("CanReliveObj finalize called");
        obj = this;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "I am CanReliveObj";
    }
}
第1次gc
CanReliveObj finalize called
obj 可用
第2次gc
obj 是 null

经验:避免使用finalize(),操作不慎可能导致错误。
优先级低,何时被调用, 不确定
何时发生GC不确定
可以使用try-catch-finally来替代它

根的类型
  • 栈中引用的对象
  • 方法区中静态成员或者常量引用的对象(全局对象)
  • JNI方法栈中引用对象
4 Stop-The-World
  • Java中一种全局暂停的现象
  • 全局停顿,所有Java代码停止,native代码可以执行,但不能和JVM交互
  • 多半由于GC引起
    Dump线程
    死锁检查
    堆Dump
GC时为什么会有全局停顿?

类比在聚会时打扫房间,聚会时很乱,又有新的垃圾产生,房间永远打扫不干净,只有让大家停止活动了,才能将房间打扫干净。

危害

长时间服务停止,没有响应
遇到HA系统,可能引起主备切换,严重危害生产环境。

特别感谢

深入JVM内核—原理、诊断与优化

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