深入JVM内核4 GC算法与种类

深入JVM内核 目录

1 GC的概念

Garbage Collection 垃圾收集
1960年 List使用了GC
Java中，GC的对象是堆区间和永久区

2 GC算法

2.1引用计数法

• 老牌垃圾回收算法
• 通过引用计算来回收垃圾
• 使用者
  COM
  ActionScript3
  Python

引用计数器的实现很简单，对于一个对象A,只需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。只需对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

引用计数法的问题

1. 引用和去引用伴随加法和减法，影响性能

2. 很难解决循环引用 导致资源无法释放

   引用计数法的问题

2.2 标记-清理

标记-清理算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清理算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清理阶段。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。因而，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。而后，在清理阶段，清理所有未被标记的对象。

标记-清理

2.3 标记-压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清理算法的基础上做了少量优化。和标记-清理算法一样，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，它并不简单的清除未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清除边界外所有的空间。

标记-压缩

标记压缩对标记清理而言，有什么优势呢？

标记清理是标记完自己清理，这样的内存会容易有碎片，一般需要在做一步压缩。而标记压缩算法是标记的时候同时压缩，效率更好。

2.3 复制算法

• 与标记-清理算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
• 不适用于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，清理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

复制算法

复制算法的最大问题是：空间白费 整合标记清除思想

复制算法的问题

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

• 一些对象存活，适合复制算法
• 大量对象存活，适合标记清除或者者标记压缩

GC算法总结整理

• 引用计数 没有被Java采用
• 标记-清理
• 标记-压缩
• 复制算法 新生代

3 可触及性

所有的算法，需要能够识别一个垃圾对象，因而需要给出一个可触及性的定义

• 可触及的
  从根节点可以触及这个对象
• 可复活的
  一旦所有引用被释放，就是可复活状态
  由于在finalize()中可能复活该对象
• 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;    public static void main(String[] args) throws            InterruptedException {        obj = new CanReliveObj();        obj = null;   //可复活        System.out.println("第1次gc");        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2次gc");        obj = null;        System.gc();        //finalize方法只会被调用一次 obj不可复活        Thread.sleep(1000);        if (obj == null) {            System.out.println("obj 是 null");        } else {            System.out.println("obj 可用");        }    }    @Override    protected void finalize() throws Throwable {        super.finalize();        System.out.println("CanReliveObj finalize called");        obj = this;    }    @Override    public String toString() {        return "I am CanReliveObj";    }}

第1次gcCanReliveObj finalize calledobj 可用第2次gcobj 是 null

经验：避免使用finalize()，操作不慎可能导致错误。
优先级低，何时被调用， 不确定
何时发生GC不确定
可以使用try-catch-finally来替代它

根的类型

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

4 Stop-The-World

• Java中一种全局暂停的现象
• 全局停顿，所有Java代码中止，native代码可以执行，但不能和JVM交互
• 多半因为GC引起
  Dump线程
  死锁检查
  堆Dump

GC时为什么会有全局停顿？

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，只有让大家中止活动了，才能将房间打扫干净。

危害

长时间服务中止，没有响应
遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。

特别感谢

深入JVM内核—原理、诊断与优化