垃圾回收

隨著程序的運(yùn)行，內(nèi)存中的實例對象、變量等占據(jù)的內(nèi)存越來越多，如果不及時進(jìn)行回收，會降低程序運(yùn)行效率，甚至引發(fā)系統(tǒng)異常，JVM會自動完成垃圾回收工作，主要包括：

• Minor GC/Young GC：針對新生代的垃圾收集。
• Major GC/Old GC：針對老年代的垃圾收集。
• Full GC：針對整個Java堆以及方法區(qū)的垃圾收集。

Java堆區(qū)可以劃分為新生代和老年代，新生代又可以進(jìn)一步劃分為Eden區(qū)、Survivor 1區(qū)、Survivor 2區(qū)。具體比例參數(shù)的話，可以看一下這張圖。

垃圾回收原理

一般情況下，新創(chuàng)建的對象都會被分配到Eden區(qū)(一些大對象特殊處理),這些對象經(jīng)過第一次Minor GC后，如果仍然存活，將會被移到Survivor區(qū)。對象在Survivor區(qū)中每熬過一次Minor GC，年齡就會增加1歲，當(dāng)它的年齡增加到一定程度時，就會被移動到年老代中。因為年輕代中的對象基本都是朝生夕死的(80%以上)，所以在年輕代的垃圾回收算法使用的是復(fù)制算法，復(fù)制算法的基本思想就是將內(nèi)存分為兩塊，每次只用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存用完，就將還活著的對象復(fù)制到另外一塊上面。復(fù)制算法不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。在GC開始的時候，對象只會存在于Eden區(qū)和名為“From”的Survivor區(qū)，Survivor區(qū)“To”是空的。緊接著進(jìn)行GC，Eden區(qū)中所有存活的對象都會被復(fù)制到“To”，而在“From”區(qū)中，仍存活的對象會根據(jù)他們的年齡值來決定去向。年齡達(dá)到一定值(年齡閾值，可以通過-XX:MaxTenuringThreshold來設(shè)置)的對象會被移動到年老代中，沒有達(dá)到閾值的對象會被復(fù)制到“To”區(qū)域。經(jīng)過這次GC后，Eden區(qū)和From區(qū)已經(jīng)被清空。這個時候，“From”和“To”會交換他們的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎樣，都會保證名為To的Survivor區(qū)域是空的。Minor GC會一直重復(fù)這樣的過程，直到“To”區(qū)被填滿，“To”區(qū)被填滿之后，會將所有對象移動到年老代中。

垃圾回收算法

標(biāo)記--清除算法就是對無效的對象進(jìn)行標(biāo)記，然后清除。

標(biāo)記--復(fù)制算法就是把Java堆分成兩塊，每次垃圾回收時只使用其中一塊，然后把存活的對象全部移動到另一塊區(qū)域。

標(biāo)記--整理算法算是一種折中的垃圾收集算法，在對象標(biāo)記的過程，和前面兩個執(zhí)行的是一樣步驟。但是，進(jìn)行標(biāo)記之后，存活的對象會移動到堆的一端，然后直接清理存活對象以外的區(qū)域就可以了。這樣，既避免了內(nèi)存碎片，也不存在堆空間浪費(fèi)的說法了。但是，每次進(jìn)行垃圾回收的時候，都要暫停所有的用戶線程，特別是對老年代的對象回收，則需要更長的回收時間，這對用戶體驗是非常不好的。

垃圾收集器

在JVM中，GC是由垃圾回收器來執(zhí)行，所以，在實際應(yīng)用場景中，我們需要選擇合適的垃圾收集器，下面我們介紹一下垃圾收集器。

Serial收集器

Serial收集器是最基礎(chǔ)、歷史最悠久的收集器，是一個單線程工作的收集器，使用 Serial收集器，無論是進(jìn)行 Minor gc 還是 Full GC ，清理堆空間時，所有的應(yīng)用線程都會被暫停。

ParNew收集器

ParNew 收集器實質(zhì)上是 Serial 收集器的多線程并行版本，除了同時使用多條線程進(jìn)行垃圾收集之外，其余的行為包括 Serial 收集器可用的所有控制參數(shù)、收集算法、Stop The World、對象分配規(guī)則、回收策略等都與 Serial 收集器完全一致。

Parallel Scavenge收集器

Parallel Scavenge收集器也是一款新生代收集器，基于標(biāo)記——復(fù)制算法實現(xiàn)，能夠并行收集的多線程收集器和 ParNew 非常相似。Parallel Scavenge 收集器的目標(biāo)則是達(dá)到一個可控制的吞吐量(Throughput)。所謂吞吐量就是處理器用于運(yùn)行用戶代碼的時間與處理器總消耗時間的比值。如果虛擬機(jī)完成某個任務(wù)，用戶代碼加上垃圾收集總共耗費(fèi)了100分鐘，其中垃圾收集花掉1分鐘，那吞吐量就是99%。

Serial Old收集器

Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同樣是一個單線程收集器，使用標(biāo)記-整理算法。

Parallel Old收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，支持多線程并發(fā)收集，基于標(biāo)記-整理算法實現(xiàn)。

CMS收集器

CMS 收集器設(shè)計的初衷是為了消除 Parallel 收集器和 Serial 收集器 Full gc 周期中的長時間停頓。CMS收集器在 Minor gc 時會暫停所有的應(yīng)用線程，并以多線程的方式進(jìn)行垃圾回收。

G1收集器

G1垃圾回收器是在Java7 update 4之后引入的一個新的垃圾回收器。G1是一個分代的，增量的，并行與并發(fā)的標(biāo)記-復(fù)制垃圾回收器。它的設(shè)計目標(biāo)是為了適應(yīng)現(xiàn)在不斷擴(kuò)大的內(nèi)存和不斷增加的處理器數(shù)量，進(jìn)一步降低暫停時間，同時兼顧良好的吞吐量。

一張圖總結(jié)各種GC收集器的比較：