JVM学习-垃圾回收

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网上学习的JVM课程，跟随视频自己做的笔记

一、如何判断对象是否可以被回收：

1. 引用计数法：对象被其他对象引用计数+1，不再引用就-1，0就表示可以被回收掉了。
  • 弊端：如果两个对象互相引用，各自的计数都是1，但是没有其他对象引用他们，就不能被回收。在这里插入图片描述
2. 可达性分析算法：
  • 垃圾回收之前，会对堆内存进行扫描，来检测每个对象是否会被根对象（GC Root）直接或间接引用，如果是那么这个对象不能被回收，反之则可以回收。
  • 举个例子：像一串葡萄一样，如果把葡萄从顶部提起来，跟随葡萄一同起来的葡萄果代表不能被回收的对象，而那些断开散落的则是能被回收的对象。
  • 哪些对象可以被作为GC Root？
    可以通过eclipse提供的工具Memory Analyzer来分析。
    System Class（系统核心类）、Native Stack、Busy Monitor（正在加锁的对象）、Thread（活动线程类）、栈帧内使用的对象。
    比如一个方法内声明了List list = new ArrayList<>();则该ArrayList即可作为GC Root。
3. 四种引用（细分有五种）
3.1 强引用

Obj obj = new Obj();
只要所有GC Roots对象都不通过强引用引用该对象，该对象才能被回收。

3.2 软引用（SoftReference）
  • 仅有软引用引用该对象时，在垃圾回收后，内存仍不够才会回收软引用对象。
  • 可以配合引用队列来释放软引用自身
  • 适用场景：数据缓存
3.3 弱引用（WeakReference）
  • 仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象。
  • 可以配合引用队列类释放弱引用自身
3.4 虚引用（PhantomReference幽灵引用）
  • 必须配合引用队列使用，主要配合ByteBuffer使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队列，由Reference Handler线程调用虚引用相关方法释放直接内存。
3.5 终结器引用（FinalReference）
  • 无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由Finalizer线程（优先级低）通过终结器引用找到被引用对象并调用他的finalize方法，第二次GC时才能回收被引用对象。

二、 垃圾回收算法

JVM会根据情况采用下面三种算法。

1. 标记清除（Mark Sweep）

先标记再清除，效率相对来说快，但是会产生内存碎片，造成内存不连续。
优点：效率高
缺点：会产生内存碎片

2. 标记整理（Mark Compact）

标记清除完会对内存进行整理， 将可用对象向前移动使内存更加连续，还要更新对象的引用地址，所以效率相对来说较低。
优点：不会产生碎片
缺点：效率相对较低

3. 复制（Copy）

将内存区域划分为两块区域，from区域和to区域，先找到存活的对象进行标记，将存活的对象复制到to并且进行内存整理，然后将from和to进行交换。
优点：不会产生碎片
缺点：占用双倍的内存空间

三、 分代垃圾回收机制

在这里插入图片描述

  1. 创建新的对象时，默认采用伊甸园的内存
  2. 当伊甸园内存不足时，会发生Minor GC，对伊甸园进行一次垃圾回收，并采用复制算法将对象存放在幸存区to，年龄+1（to和from会交换位置）
  3. 经过第一次垃圾回收之后，伊甸园的内存又充足了，当伊甸园内存再次不足时会发生第二次Minor GC，此时会对伊甸园和幸存区from进行垃圾回收，也会将存活的对象存放到to，年龄+1并交换to和from位置。
  4. 存活的对象不会一直在幸存区，当年龄超过一定的阈值（最大为15，因为是4bit，最大为1111）会认为该对象价值高经常被使用，会晋升至老年代。
  5. 当新生代和老年代内存都不足时会先尝试Minor GC，如果仍不足，会触发Full GC，来进行整个内存清理。
  6. 补充：GC时，会发生STW（stop the world）（因为采用复制算法，对象的地址会发生改变），暂停其他用户线程，等待垃圾回收结束，用户线程才恢复运行。Full GC的STW时间更长。

四、相关VM参数

在这里插入图片描述

五、垃圾回收器

1、串行垃圾回收器

在这里插入图片描述
开启指令：-XX:+UseSerialGC=Serial+SerialOld
Serial为新生代垃圾回收器，采用复制算法。
SerialOld为老年代，采用标记+整理算法。
都为单线程的，垃圾回收时都会STW。

2、吞吐量优先垃圾回收器

在这里插入图片描述
参数一：并行的垃圾回收器，JDK1.8默认的垃圾回收器。
参数二：采用自适应调整伊甸园，晋升阈值和幸存区大小。
两个目标：
参数三：计算公式：1/(1+ratio)，比如radio是99，则公式得0.01，即100分钟内最多有1分钟来进行垃圾回收，如果达不到这个目标则会调整堆内存，一般是调大，来减少垃圾回收的次数，来提高系统吞吐量。一般设置19。
参数四：最大停留ms数，默认200ms。与上边是冲突的，因为如果上边有做出调大堆内存，那么停留时间可能就会变长，导致达不到这一目标。
这两个是冲突的。
参数五：控制垃圾回收时并行的线程数量。

3、响应时间优先的垃圾回收器（CMS）

在这里插入图片描述
-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~ SerialOld
是工作在老年代基于标记清除算法的垃圾回收器，并发失败会降级为SerialOld串行垃圾回收器。
初始标记和重新标记会STW，初始标记只标记根对象，因为并发标记时用户线程也在执行，会产生新的垃圾，所以需要重新标记。