GC回收算法&GC回收器

垃圾标记

在回收垃圾前，需要判断哪些是垃圾，哪些不是。

引用计数法

原理：被引用+1，未被引用-1，为0时回收。

问题：无法解决循环引用的问题

• 什么是循环引用?（环） A 引用了 B，B 引用了 C，C 引用了 A，它们各自的引用计数都为 1。但是它们三个对象却从未被其他对象引用，（假设有1000个对象时，这三个就是垃圾；如果只有4个对象，那么另外一个就是垃圾）只有它们自身互相引用。从垃圾的判断思想来看，它们三个确实是不被其他对象引用的，但是此时它们的引用计数却不为零。

可达性分析（主流使用）

通过GC Roots作为起点遍历，判断是否被引用。

GC Roots包括：

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区静态属性引用的对象
• 方法区常量引用的对象
• JNI引用的对象（Native方法）

【引用的判定】

• 强引用：抛异常也不回收
• 软引用：内存空间不够就回收
• 弱引用：发现了就回收（按线程优先级）
• 虚引用：任何时刻都会被回收

GC回收算法

分代收集本质上就是分类讨论，根据对存活对象的预判，采用效率更高的收集算法。

标记-清除算法（适合老年代）

先通过GC Roots遍历，标记不可达对象，而后清除。

问题：产生不连续的空间碎片

标记-复制算法（适合年轻代）

折半内存，将存活对象复制到另一半内存中，然后把当前内存全部回收。

问题：解决了空间碎片，但只能使用一半的内存

标记-整理算法（适合老年代）

将存活对象移动到内存的一端，然后清除边界之外的所有内存。

【既不会产生空间碎片，也不会导致内存折半】

“因地制宜”——分代算法

分代算法，就是根据 JVM 内存的不同内存区域，采用不同的垃圾回收算法。

例如对于存活对象少的新生代区域，比较适合采用复制算法。这样只需要复制少量对象，便可完成垃圾回收，并且还不会有内存碎片。

而对于老年代这种存活对象多的区域，比较适合采用标记清除算法或标记整理算法，这样不需要移动太多的内存对象。

GC回收器

Serial 回收器

Serial回收器是一种单线程串行回收器，使用复制算法，在执行回收时会产生较长时间的停顿，优点是不会产生线程切换的开销

通过JVM参数-XX:+UseSerialGC可以使用串行垃圾回收器。

Serial Old 回收器

SO回收器是一种多线程并行回收器，使用标记整理算法，适用老年代

ParNew回收器

PN回收器是一种多线程并行器，使用复制算法。

参数控制：-XX:+UseParNewGC

Parallel Old回收器

PO是一种多线程回收器，使用标记整理算法，适用老年代

Parallel Scavenge回收器

PS回收器也是一种多线程并行回收器，使用复制算法，特点是可设置吞吐量

参数：-XX:+UseParallelGC

CMS收集器

CMS使用标记清除算法，主要目的是回收时的低停顿。

过程：

• 初始标记：单线程（触发停顿），标记与GC Roots关联的对象
• 并发标记：标记不可达对象（可能产生回收对象，所以之后需要重新标记）
• 重新标记：单线程（触发停顿），纠正标记
• 并发清除：清除对象

问题：

• CPU资源消耗高
• 浮动垃圾产生（回收时产生了新的垃圾）
• 标记清除算法导致的空间碎片问题

G1回收器

特点：

• 停顿时间：G1可充分利用多核多CPU的优势减少停顿时间，并且可建立可以预测的停顿模型，可设置停顿的时间
• 支持分代回收，可使用分区策略同时兼顾老年代和年轻代
• 使用标记整理算法，不会产生空间碎片

分区思路：

为什么使用分区：针对老年代的操作需要扫描所有的老年代空间；由于连续，必须分配年轻代和老年代的地址位置

G1之前的内存都是连续的：

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G1回收器的内存按区等分，分为eden，survivor，old和humongous：

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G1回收器回收流程：

• 初始标记
• 并发标记
• 重新标记
• 并发回收

Minor GC 和Full GC

从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC。当 JVM 无法为一个新的对象分配空间时会触发 Minor GC，比如当 Eden 区满了。

Full GC 是清理整个堆空间—包括年轻代和永久代。

Full GC执行条件：

• 调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
• 老年代空间不足
• 方法区空间不足