JVM中常用的GC算法与种类

小灰灰 2023-06-18 04:55 9阅读 0赞

# 一、GC的基本概念 #

JVM的垃圾回收机制使开发人员不必过多考虑内存的申请与释放，这样减少了软件开发的成本和语言的学习成本。  
主要的作用区域是堆和方法区。

> 根的定义

1.  栈中引用的对象
2.  方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）
3.  JNI方法栈中引用对象

# 二、几种主要的GC算法 #

> 1.  引用计数法（老牌垃圾回收器）

1.  概念：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时计数器就加1；当引用失效时，计数器就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
2.  示意图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
    如图所示，目前有两个引用指向user对象，所以它的计数器值为2，如果将user和userCopy都赋值为null,然后就会出现没有根节点指向该对象，计数器的值为0，是gc的回收对象。
3.  讨论
    
    1.  引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
    2.  难以处理循环引用（因为计数器的值始终无法为0，故不在垃圾回收器回收的对象之内）

> 1.  标记清除算法

1.  概念：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。
2.  示意图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
3.  讨论
    
    1.  解决了引用计数法难以处理的对象循环引用
    2.  堆中存在内存碎片的情况，容易导致空间大小足够，但是无法创建这个内存空间大小的大对象

> 3.标记-压缩算法

1.  概念：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。
2.  示意图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]
3.  讨论
    
    1.  标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。
    2.  解决了堆内存空间碎片的问题

> 4.复制算法

1.  概念：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
2.  示意图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]
3.  讨论
    
    1.  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（默认应用于青年代）
    2.  不适用于存活对象较多的场合 如老年代
    3.  空间浪费

> 1.  总结

1.  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
2.  少量对象存活，适合复制算法
3.  大量对象存活，适合标记清除或者标记压缩

# 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

1.  一旦所有引用被释放，就是可复活状态
2.  因为在finalize()中可能复活该对象

> 3.不可触及的

1.  在finalize()后，可能会进入不可触及状态
2.  不可触及的对象不可能复活
3.  可以回收

public class Test { 
        public static Test test;
        
        @Override
        protected void finalize() throws Throwable{ 
            super.finalize();
            System.out.println("我要复活了！");
            test = this;
        }
        
        public static void main(String[] args){ 
            test = new Test(); //可触及
            test = null; //可复活
            System.gc();
            Thread.sleep(1000);
            if(test==null){ 
                System.out.println("test 是 null");
            }else{ 
                System.out.println("test 可用");
            }
            System.out.println("第二次gc");
            obj=null;    //不可复活
            System.gc();
            Thread.sleep(1000);
            if(test==null){ 
            System.out.println("test 是 null");
            }else{ 
            System.out.println("test 可用");
            }
        }
    }
    
    
    //执行结果
    我要复活了！
    test 可用
    第二次gc
    test 是 null

# 四、Stop-The-World(Full GC) #

> 1.  GC出现全局停顿

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

> 2.危害

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

> 3.实例

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] 
    ...

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191130145822200.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191130150037867.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191130150144652.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/20191130151136864.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNTkwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70