JVM垃圾回收

x33g5p2x  于2021-11-21 转载在 Java  
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什么是垃圾?

垃圾是指在运行程序中没有任何指针指向的对象,这个对象就是需要被回收的垃圾

为什么需要GC?

1.如果不进行垃圾回收,内存迟早都会被消耗完,因为不断地分配内存空间而不进行回收,就好像不停地生产生活垃圾而从来不打扫一样。

2.除了释放没用的对象,垃圾回收也可以清除内存里的记录碎片。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端,以便JVM将整理出的内存分配给新的对象。

3.随着应用程序所应付的业务越来越庞大、复杂,用户越来越多,没有GC就不能保证应用程序的正常进行。而经常造成STW的GC又跟不上实际的需求,所以才会不断地尝试对GC进行优化。

Java堆是垃圾收集器的工作重点

垃圾回收相关算法

标记阶段:引用计数算法

标记阶段:可达性分析算法

可达性分析算法是以根对象集合(GCRoots)为起始点,按照从上至下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达,只有能够被根对象集合直接或者间接连接的对象才是存活对象

GC Roots可以是哪些元素

1.虚拟机栈中引用的对象
2.静态属性引用的对象
3.字符串常量池(StringTable)里的引用
4.所有被同步锁synchronized持有的对象

对象的 finalization 机制

对象销毁前的回调函数:finalize(),这个方法只能被调用一次。因为这个机制,虚拟机中的对象一般处于三种可能的状态。

可触及的:从根节点开始,可以到达这个对象。
可复活的:对象的所有引用都被释放,但是对象有可能在finalize()中复活。
不可触及的:对象的finalize()被调用,并且没有复活,那么就会进入不可触及状态。不可触及的对象不可能被复活,因为finalize()只会被调用一次。

判定一个对象objA是否可回收,至少要经历两次标记过程:

1.如果对象objA到GC Roots没有引用链,则进行第一次标记。

2.进行筛选,判断此对象是否有必要执行finalize()方法

如果对象objA没有重写finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过,则虚拟机视为“没有必要执行”,objA被判定为不可触及的。
如果对象objA重写了finalize()方法,且还未执行过,那么objA会被插入到F-Queue队列中,由一个虚拟机自动创建的、低优先级的Finalizer线程触发其finalize()方法执行。
finalize()方法是对象逃脱死亡的最后机会,稍后GC会对F-Queue队列中的对象进行第二次标记。如果objA在finalize()方法中与引用链上的任何一个对象建立了联系,那么在第二次标记时,objA会被移出“即将回收”集合。之后,对象会再次出现没有引用存在的情况。在这个情况下,finalize()方法不会被再次调用,对象会直接变成不可触及的状态,也就是说,一个对象的finalize()方法只会被调用一次。

清除阶段:标记-清除算法

清除阶段:复制算法

清除阶段:标记-压缩算法

垃圾回收相关概念

System.gc() 的理解

1.在默认情况下,通过System.gc()者Runtime.getRuntime().gc() 的调用,会显式触发Full GC,同时对老年代和新生代进行回收,尝试释放被丢弃对象占用的内存。

2.然而System.gc()调用附带一个免责声明,无法保证对垃圾收集器的调用(不能确保立即生效)

内存溢出与内存泄漏

内存溢出:没有空闲内存的情况,说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二,第一是Java虚拟机的堆内存设置不够

内存泄漏:只有对象不会再被程序用到了,但是GC又不能回收他们的情况。内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃,但是一旦发生内存泄漏,程序中的可用内存就会被逐步蚕食,直至耗尽所有内存,最终出现OutofMemory异常,导致程序崩溃。

常见例子:
1.单例模式下对象的生命周期和应用程序是一样长的,所以在单例程序中,如果持有对外部对象的引用的话,那么这个外部对象是不能被回收的,则会导致内存泄漏的产生。

2.数据库连接 dataSourse.getConnection(),网络连接socket和io连接必须手动close,否则是不能被回收的。

STW(Stop the World)

GC事件发生过程中,会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停,没有任何响应。

达性分析算法中枚举根节点(GC Roots)会导致所有Java执行线程停顿,分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行,开发中不要用System.gc() ,这会导致Stop-the-World的发生

引用之强引用
引用之软引用
引用之弱引用
引用之虚引用

垃圾回收器

G1

为什么名字叫Garbage First(G1)呢?

1.G1是一个并行回收器,它把堆内存分割为很多不相关的区域(Region)(物理上不连续的)。使用不同的Region来表示Eden、幸存者0区,幸存者1区,老年代等。

2.G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的收集时间,优先回收价值最大的Region。

G1 垃圾回收器的优势

1.并行与并发兼备

并行性:G1在回收期间,可以有多个GC线程同时工作,有效利用多核计算能力。
此时用户线程STW

并发性:G1拥有与应用程序交替执行的能力,部分工作可以和应用程序同时执行,
因此,一般来说,不会在整个回收阶段发生完全阻塞应用程序的情况

2.分代收集

从分代上看,G1依然属于分代型垃圾回收器,它会区分年轻代和老年代,年轻代依
然有Eden区和Survivor区。但从堆的结构上看,它不要求整个Eden区、年轻代或
者老年代都是连续的,也不再坚持固定大小和固定数量。

将堆空间分为若干个区域(Region),这些区域中包含了逻辑上的年轻代和老年代。

和之前的各类回收器不同,它同时兼顾年轻代和老年代。对比其他回收器,
或者工作在年轻代,或者工作在老年代;

3.空间整合

G1将内存划分为一个个的region。内存的回收是以region作为基本单位的。
Region之间是复制算法,可以避免内存碎片。

4.可预测的停顿时间模型

能明确指定在一个长度为M毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得超过
N毫秒。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获得的空间大小
以及回收所需时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的收集时间,
优先回收价值最大的Region。保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽可能高的
收集效率。

G1 回收器的缺点

1.垃圾收集产生的内存占用和程序运行时的额外执行负载都要比CMS要高。

2.在小内存应用上CMS的表现大概率会优于G1,而G1在大内存应用上则发挥其优势。平衡点在6-8GB之间。

G1 参数设置

-XX:+UseG1GC:手动指定使用G1垃圾收集器执行内存回收任务

-XX:G1HeapRegionSize:设置每个Region的大小。值是2的幂,范围是1MB到32MB之间,目标是根据最小的Java堆大小划分出约2048个区域。默认是堆内存的1/2000。

-XX:MaxGCPauseMillis:设置期望达到的最大GC停顿时间指标,JVM会尽力实现,但不保证达到。默认值是200ms

-XX:+ParallelGCThread:设置并行工作线程数的值。最多设置为8

-XX:ConcGCThreads:设置并发标记的线程数。将n设置为并行垃圾回收线程数(ParallelGcThreads)的1/4左右。

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent:设置触发并发GC周期的Java堆占用率阈值。超过此值,就触发GC。默认值是45。

GC 日志分析

YGC

FullGC

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