Java垃圾回收（GC）机制总结

概述

          本文汇总了垃圾回收（GC）相关知识，精炼了部分理解复杂的部分，可能会忽略某些特殊情况，是对GC的总体整理分析。

哪些区域需要回收？

          java内存可大体分为：方法区，堆（heap），虚拟机区，本地方法栈，程序计数器（PC），这五块。虚拟机区，本地方法栈，程序计数器（PC）与具体线程绑定，生命周期和线程相同，某个线程回收时，与此线程绑定三块区域内存同时回收。而方法区，堆（heap）是由所有线程共用。同时也是java程序内存使用的大部分，存放着类和对象。

          java的GC针对的是：方法区和堆区域的内存回收。

如何知道哪些对象需要回收？

          1.引用计数法：给对象添加一个引用计数器，当增加一个引用时+1，引用失效时-1.为0则清除。

                     注意：出现形似于下图的引用关系（循环引用）时，当棕色的引用消失时，从逻辑上不再对小圆引用，但是所有的小圆的引用计数仍都为1，所以都不会清除。这种情形引用计数法就捉襟见肘。

                            

                  

          2. 可达性法分析：首先认为Root开始搜索，如果没有搜索到则认为不可达，则该对象逻辑上不再被使用，需要清除。Root的数目并不止一个，需要一个 GC Root Set 去保证 仍需要使用的对象不会被清除。

           可被选为GC Roots Set的对象有以下四种

                      1.栈帧中的本地表量表（应是局部表量表）中的引用对象。（我认为,此处《深入理解JVM》叫法有误）

                      2.方法区中的类静态属性引用的对象。

                      3.方法去中常量引用的对象。

                      4.本地方法栈中JNI引用的对象。

         3.四种引用分析：https://blog.****.net/qq_36144187/article/details/81564747

类的回收：

        需要同时满足下列三个条件，才有可能被回收，仅仅是有可能。

                1.该类的所有实例都已经被回收。

                2.加载该类的ClassLoader被回收

                3.对应的java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用。

基础垃圾收集算法

       1.标记--清除算法

               分为两个阶段，标记出需要回收的对象，然后回收。

               缺点：会产生大量的碎片，容易触发更多次的GC。

       2.标记--整理算法

               分为两个阶段，标记存活的对象，然后把存活移动到一段，回收所有边界之外的内存。

               缺点：单次的GC时间更长，

       3.复制算法

               将内存划为大小完全一样的两块内存，只是用其中的一块，每次gc就将所有存货对象，移到另一块，清除本块内存。

               缺点：会浪费50%的内存

垃圾收集基本思想

        1.分代思想：把堆分为新生代，老年代，s0,s1这四块。不同的区域使用不同的算法。一般对象分配在新生代，当新生代满触发 Minor GC。若对象可以s区域，则移入s区域，这个区域采用复制算法，多次仍存在，则移入老年代，老年代满触发 Major GC。或者大对象直接在老年代分配。Full GC 则是对整个堆进行GC操作。

        2.Stop-The-World：就是全局停顿，因为当内存在被使用时，总是会产生垃圾，若一边清理一边运行，那么垃圾总是清理不干净，更重要的是标记--整理算法将无法使用。

综合垃圾收集器

        1.串行收集器（SerialGC）:

                   1.最古老，最稳定

                   2.可能会产生较长时间的停顿

                   3. -XX：+UseSerialGC

                            - 新生代，老年代使用串行回收

                            - 新生代复制算法

                            - 老年代标记-压缩

          2.ParNew:

                   1.新生代并行，老年代串行。

                   2.可以理解为Serial在新生代的并行版本

                   3. -XX：+UseSerialGC

                            - 多线程支持多核

                            -  -XX：ParallelGCThreads 限制线程数量

                            - 基本和串行收集器一致

       

           3.CMS收集器

                   1.停顿时间短，清理不能完全干净

                   2.采用标记-清除算法

                   3.不能在快满的使用

                   4. -XX：+UseConcurrentMarkSweepGC

                            - 并发阶段会降低吞吐量

                            -  针对老年代

                            - 新生代仍用ParNew

                   5.工作流程：

                            -初始标记：根可以直接关联到的对象

                            -并发标记：一边运行一边标记全部对象

                            -重新标记：产生 Stop The world ，修正并发标记

                            -并发清除：基于标记结果直接清理对象

           4.G1收集器

                   1.取消新生代老年代的物理隔离，使用大小相同的Region分割堆。

                   2.停顿时间可以预测控制

                   3.整体上采用标记-整理，局部来看采用两个Region之间的复制算法

                   4. -XX：+UseConcurrentMarkSweepGC

                            - 优化了大于4G以上的超大堆

                            -  充分利用Cpu和多核环境，适合现代的算法

                            - 增加了与 Region关联的 Remembered Set 避免全堆扫描

                   5.工作流程：与CMS流程大致相同。

总结                          

             内存回收和垃圾收集器虽然影响程序的并发性，吞吐率。但仍需一个良好的程序才能发挥调优的作用。同时没有固定的收集器、参数的组合，只能针对不同的程序调优。

             本文引用：

                    《深入理解JVM》   周志明

                      炼数成精   JVM相关课程

                      http://blog.jobbole.com/109170/