Java虚拟机——GC算法与种类

骑猪看日落 2021-05-12 11:55 529阅读 0赞

**一、GC的概念**

Garbage Collections 字面意思是垃圾回收器，释放垃圾占用的空间。让创建的对象不需要像c、c++那样delete、free掉 。对于c、c++的开发人员来说内存是开发人员分配的，也就是说还要对内存进行维护和释放。对于Java程序员来说，一个对象的内存分配是在虚拟机的自动内存分配机制的帮助下，不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码，而且不容易出现内存泄露和内存溢出问题，但是，如果出现了内存泄露和内存溢出问题，而开发者又不了解虚拟机是怎么分配内存的话，那么定位错误和排除错误将是一件很困难的事情。

**注意：**Java中GC的对象时对空间和永久区。

**二、GC算法**

**       **引用计数法、标记清除法、标记压缩法、复制算法

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。

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，则对象就不可能在被使用。

![70][]

引用计数法存在的问题：第一，引用和引用伴随加法和减法，影响性能；第二，很难处理循环引用。

![70 1][]

2、标记-清除算法

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。

![70 2][]

3、标记-压缩算法

标记压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。他在标记-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。之后，他并不简单的清除未被标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端，随后清理边界外所有的空间。

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4、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，每次只使用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活的对象复制到未被使用的内存块中，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。

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复制算法的最大问题是空间浪费整合标记清除思想

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5、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除或者标记压缩算法。

**三、可触及性**

1、可触及的：从根节点可以触及到这个对象；

2、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；

3、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;
    	@Override
    	protected void finalize() throws Throwable {
    	    super.finalize();
    	    System.out.println("CanReliveObj finalize called");
    	    obj=this;
    	}
    	@Override
    	public String toString(){
    	    return "I am CanReliveObj";
    	}
    }

运行GC回收：

CanReliveObj finalize called

obj 可用

第二次gc

obj 是 null

public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        obj=new CanReliveObj();
        obj=null;   //可复活
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if(obj==null){
            System.out.println("obj 是 null");
        }else{
            System.out.println("obj 可用");
        }
        System.out.println("第二次gc");
        obj=null;    //不可复活
        System.gc();
        Thread.sleep(1000);
        if(obj==null){
            System.out.println("obj 是 null");
        }else{
            System.out.println("obj 可用");
        }
    }

4、经验：避免使用finalize()，操作不慎可能导致错误。可以使用try-catch-finally来代替他。

5、根：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。

**四、Stop-The-World**

**   **  1、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GC引起：Dump线程、死锁检查、堆Dump。

2、GC时为什么会有全局停顿：列如在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远是打扫不干净的，只有让大家停止活动了，才能将房间打扫干净。

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

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列如线程每秒打印10条

public static class PrintThread extends Thread{
    	public static final long starttime=System.currentTimeMillis();
    	@Override
    	public void run(){
    		try{
    			while(true){
    				long t=System.currentTimeMillis()-starttime;
    				System.out.println("time:"+t);
    				Thread.sleep(100);
    			}
    		}catch(Exception e){
    			
    		}
    	}
    }

内存消耗及GC情况

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预期，应该是每秒中有10条输出

time:2018
    time:2121
    time:2221
    time:2325
    time:2425
    time:2527
    time:2631
    time:2731
    time:2834
    time:2935
    time:3035
    time:3153
    time:3504
    time:4218
    ======before clean map=======:921765
    time:4349
    time:4450
    time:4551

**time:3153**

**time:3504**

**time:4218**

3.292: [GC3.292: [DefNew: 959K->63K(960K), 0.0024260 secs] 523578K->523298K(524224K), 0.0024879 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    3.296: [GC3.296: [DefNew: 959K->959K(960K), 0.0000123 secs]3.296: [Tenured: 523235K->523263K(523264K), 0.2820915 secs] 524195K->523870K(524224K), [Perm : 147K->147K(12288K)], 0.2821730 secs] [Times: user=0.26 sys=0.00, real=0.28 secs] 
    3.579: [Full GC3.579: [Tenured: 523263K->523263K(523264K), 0.2846036 secs] 524159K->524042K(524224K), [Perm : 147K->147K(12288K)], 0.2846745 secs] [Times: user=0.28 sys=0.00, real=0.28 secs] 
    3.863: [Full GC3.863: [Tenured: 523263K->515818K(523264K), 0.4282780 secs] 524042K->515818K(524224K), [Perm : 147K->147K(12288K)], 0.4283353 secs] [Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.43 secs] 
    4.293: [GC4.293: [DefNew: 896K->64K(960K), 0.0017584 secs] 516716K->516554K(524224K), 0.0018346 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    ……省略若干…..
    4.345: [GC4.345: [DefNew: 960K->960K(960K), 0.0000156 secs]4.345: [Tenured: 522929K->12436K(523264K), 0.0781624 secs] 523889K->12436K(524224K), [Perm : 147K->147K(12288K)], 0.0782611 secs] [Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.08 secs]

\[Times: user=0.26 sys=0.00, real=0.28 secs\]

\[Times: user=0.28 sys=0.00, real=0.28 secs\]

\[Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.43 secs\]

523889K->12436K(524224K)

[70]: /images/20210511/0d917813e0584602a8b41a77abea4fc5.png
[70 1]: /images/20210511/742caed151464366812d23ae0e9a9388.png
[70 2]: /images/20210511/121c5f22397d463dad6090d445f0b30b.png
[70 3]: /images/20210511/66dabb118c194d3893d530c2b0aa28c9.png
[70 4]: /images/20210511/bcc6d8a6aa8a4bbd85d1ba779e60d1c6.png
[70 5]: /images/20210511/85a287e820ff49d1b136f264154b1fb7.png
[70 6]: /images/20210511/326caad53a214daf8249a2d07692da43.png
[70 7]: /images/20210511/e826c059586c4381993af14520a0c87f.png