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JVM的三種垃圾回收算法【Java高級(jí)】

更新時(shí)間:2022年06月15日14時(shí)30分來(lái)源:傳智教育瀏覽次數(shù):

1.標(biāo)記清除法

標(biāo)記清除法

解釋：

1.找到GCRoot對(duì)象，即那些一定不會(huì)被回收的對(duì)象，如正執(zhí)行方法內(nèi)局部變量引用的對(duì)象、靜態(tài)變量引用的對(duì)象

2.標(biāo)記階段：沿看GC Root對(duì)象的引用鏈找，直接或間接引用到的對(duì)象加上標(biāo)記

3.清除階段：釋放未加標(biāo)記的對(duì)象占用的內(nèi)存

要點(diǎn)：

·標(biāo)記速度與存活對(duì)象線性關(guān)系

·清除速度與內(nèi)存大小線性關(guān)系

·缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片

2.標(biāo)記整理法

JVM垃圾回收算法標(biāo)記清除法

需要先找到 GC Root 對(duì)象，即那些一定不會(huì)被回收的對(duì)象，如正執(zhí)行方法內(nèi)局部變量引用的對(duì)象、靜態(tài)變量引用的對(duì)象。

標(biāo)記階段：沿著 GC Root 對(duì)象的引用鏈找，直接或間接引用到的對(duì)象加上標(biāo)記。

清除階段：釋放未加標(biāo)記的對(duì)象占用的內(nèi)存。

3.GC 與分代回收算法

GC 的目的在于實(shí)現(xiàn)無(wú)用對(duì)象內(nèi)存自動(dòng)釋放，減少內(nèi)存碎片、加快分配速度。

GC 要點(diǎn)：

回收區(qū)域是堆內(nèi)存，不包括虛擬機(jī)棧，判斷無(wú)用對(duì)象，使用可達(dá)性分析算法，三色標(biāo)記法標(biāo)記存活對(duì)象，回收未標(biāo)記對(duì)象。GC具體的實(shí)現(xiàn)稱為垃圾回收器，GC大都采用了分代回收思想。

理論依據(jù)是大部分對(duì)象朝生夕滅，用完立刻就可以回收，另有少部分對(duì)象會(huì)長(zhǎng)時(shí)間存活，每次很難回收根據(jù)這兩類對(duì)象的特性將回收區(qū)域分為新生代和老年代，新生代采用標(biāo)記復(fù)制法、老年代一般采用標(biāo)記整理法

根據(jù) GC 的規(guī)?？梢苑殖?Minor GC，Mixed GC，F(xiàn)ull GC

（1）分代回收

伊甸園 eden，最初對(duì)象都分配到這里，與幸存區(qū) survivor(分成 from 和 to)合稱新生代，

代分回收法

當(dāng)伊甸園的內(nèi)存不足，標(biāo)記伊甸園與from（現(xiàn)階段沒有）的存活對(duì)象。

將存活對(duì)象采用復(fù)制算法復(fù)制到to中，復(fù)制完畢后，伊甸園和from內(nèi)存都得到釋放。

將from和to交換位置

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后伊甸園的內(nèi)存又出現(xiàn)不足

標(biāo)記伊甸園與from（現(xiàn)階段沒有）的存活對(duì)象

將存活對(duì)象采用復(fù)制算法復(fù)制到to中

復(fù)制完畢后，伊甸園和from內(nèi)存都得到釋放

將 from和 to交換位置

老年代old，當(dāng)幸存區(qū)對(duì)象熬過(guò)幾次回收(最多15次)，晉升到老年代(幸存區(qū)內(nèi)存不足或大對(duì)象會(huì)導(dǎo)致提前晉升)

GC規(guī)換

·Minor GC發(fā)生在新生代的垃圾回收，暫停時(shí)間短

·Mixed GC新生代+老年代部分區(qū)域的垃圾回收，G1收集器特有

·Full GC新生代+老年代完整垃圾回收，暫停時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)盡力避免

三色標(biāo)記

即用三種顏色記錄對(duì)象的標(biāo)記狀態(tài)：黑色-已標(biāo)記，灰色-標(biāo)記中，白色-還未標(biāo)記，起始的三個(gè)對(duì)象還未處理完成，用灰色表示。

三色標(biāo)記

該對(duì)象的引用已經(jīng)處理完成，用黑色表示，黑色引用的對(duì)象變?yōu)榛疑?/div>

依次類推

沿著引用鏈都標(biāo)記了一遍

最后為標(biāo)記的白色對(duì)象，即為垃圾

并發(fā)漏標(biāo)問題

比較先進(jìn)的垃圾回收器都支持并發(fā)標(biāo)記，即在標(biāo)記過(guò)程中，用戶線程仍然能工作。但這祥帶來(lái)一個(gè)新的問題，如果用戶線程修改了對(duì)象引用，那么就存在漏標(biāo)問題。例如：

如圖所示標(biāo)記工作尚未完成

用戶線程同時(shí)在工作，斷開了第一層3、4兩個(gè)對(duì)象之間的引用，這時(shí)對(duì)于正在處理3號(hào)對(duì)象的垃圾回收線程來(lái)講，它會(huì)將4號(hào)對(duì)象當(dāng)做是白色垃圾。

但如果其他用戶線程又建立了2、4兩個(gè)對(duì)象的引用，這時(shí)因?yàn)?號(hào)對(duì)象是黑色已處理對(duì)象了，因此垃圾回收線程不會(huì)察覺到這個(gè)引用關(guān)系的變化，從而產(chǎn)生了漏標(biāo)。

如果用戶線程讓黑色對(duì)象引用了一個(gè)新增對(duì)象，一樣會(huì)存在漏標(biāo)問題。

因此對(duì)于并發(fā)標(biāo)記而言，必須解決漏標(biāo)問題，也就是要記錄標(biāo)記過(guò)程中的變化。有兩種解決方法：

Incremental Update 增量更新法，CMS垃圾回收器采用。思路是攔截每次賦值動(dòng)作，只要賦值發(fā)生，被賦值的對(duì)象就會(huì)被記錄下來(lái)，在重新標(biāo)記階段再確認(rèn)一遍

Snapshot At The Beginning,SATB原始快照法，G1垃圾回收器采用思路也是攔截每次賦值動(dòng)作，不過(guò)記錄的對(duì)象不同，也需要在重新標(biāo)記階段對(duì)這些對(duì)象二次處理，新加對(duì)象會(huì)被記錄，被刪除引用關(guān)系的對(duì)象也被記錄

垃圾回收器-Parallel Gc

·eden內(nèi)存不足發(fā)生Minor GC，采用標(biāo)記復(fù)制算法，需要暫停用戶線程

·old內(nèi)存不足發(fā)生Full GC，采用標(biāo)記整理算法，需要暫停用戶線程

·注重吞吐量

垃圾回收器·ConcurrentMarkSweep Gc

·它是工作在old老年代，支持并發(fā)標(biāo)記的一款回收器，采用并發(fā)清除算法

。并發(fā)標(biāo)記時(shí)不需暫停用戶線程

。重新標(biāo)記時(shí)仍需暫停用戶線程

·如果并發(fā)失敗(即回收速度趕不上創(chuàng)建新對(duì)象速度)，會(huì)觸發(fā)FullGC

·注重響應(yīng)時(shí)間

垃圾回收器-G1GC

·響應(yīng)時(shí)間與吞吐量兼顧

·劃分成多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都可以充當(dāng)eden,survivor,old,humongous,其中humongous專為大對(duì)象準(zhǔn)備

·分成三個(gè)階段：新生代回收、并發(fā)標(biāo)記、混合收集

·如果并發(fā)失敗(即回收速度趕不上創(chuàng)建新對(duì)象速度)，會(huì)觸發(fā)FulGC

G1回收階段·新生代回收

1.初始時(shí)，所有區(qū)域都處于空閑狀態(tài)

G1回收階段

創(chuàng)建了一些對(duì)象，挑出一些空閑區(qū)域作為伊甸園區(qū)存儲(chǔ)這些對(duì)象

儲(chǔ)存對(duì)象

當(dāng)伊甸園需要垃圾回收時(shí)，挑出一個(gè)空閑區(qū)域作為幸存區(qū)，用復(fù)制算法復(fù)制存活對(duì)象，需要暫停用戶線程。

幸存區(qū)

復(fù)制完成，將之前的伊甸園內(nèi)存釋放。

釋放內(nèi)存

隨著時(shí)間流逝，伊甸園的內(nèi)存又有不足

將伊甸園以及之前幸存區(qū)中的存活對(duì)象，采用復(fù)制算法，復(fù)制到新的幸存區(qū)，其中較老對(duì)象晉升至老年代。

釋放伊甸園以及之前幸存區(qū)的內(nèi)存。

G1回收階段·并發(fā)標(biāo)記與混合收集

1.當(dāng)老年代占用內(nèi)存超過(guò)閾值后，觸發(fā)并發(fā)標(biāo)記，這時(shí)無(wú)需暫停用戶線程。

并發(fā)標(biāo)記之后，會(huì)有重新標(biāo)記階段解決漏標(biāo)問題，此時(shí)需要暫停用戶線程。這些都完成后就知道了老年代有哪些存活對(duì)象，隨后進(jìn)入混合收集階段。此時(shí)不會(huì)對(duì)所有老年代區(qū)域進(jìn)行回收，而是根據(jù)暫停時(shí)間目標(biāo)優(yōu)先回收價(jià)值高(存活對(duì)象少)的區(qū)域(這也是Gabage First名稱的由來(lái))。