JVM中垃圾回收機(jī)制的示例分析

這篇文章主要介紹了JVM中垃圾回收機(jī)制的示例分析，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

堆內(nèi)存的劃分

分為三個(gè)部分（以下名詞表示同一個(gè)區(qū)）：

• 新生區(qū)、新生代、年輕代

• 養(yǎng)老區(qū)、老年區(qū)、老年代

• 永久區(qū)、永久代

劃分區(qū)域的目的

唯一目的就是優(yōu)化GC性能。

如果沒(méi)有分代，我們所有的對(duì)象都放在一塊，GC的時(shí)候我們需要對(duì)堆的所有區(qū)域進(jìn)行掃描。而很多的對(duì)象都是“朝生夕死”的，如果把創(chuàng)建的新的對(duì)象都放在某一地方，當(dāng)GC的時(shí)候就先把“朝生夕死”對(duì)象的區(qū)域進(jìn)行回收，這樣就會(huì)騰出很多大的空間來(lái)。

一、新生區(qū)的垃圾回收機(jī)制

新生區(qū)分為：Eden區(qū)、Survivor0區(qū)、Survivor1區(qū)（也稱(chēng)為from區(qū)和to區(qū)）
其中Eden區(qū)占80%的內(nèi)存空間，每塊Survivor各占用10%的內(nèi)存空間（如：Eden占800M，每個(gè)Survivor占100M）

1.開(kāi)始時(shí)創(chuàng)建的對(duì)象都是分配在Eden區(qū)域中，當(dāng)Eden區(qū)快滿(mǎn)了，就會(huì)觸發(fā)垃圾回收Minor GC（使用復(fù)制算法進(jìn)行垃圾回收）

2.Minor GC處理后，首先會(huì)把Eden區(qū)中還存活著的對(duì)象一次性轉(zhuǎn)入其中一塊空閑著的Survivor區(qū)。然后清空Eden區(qū)，之后創(chuàng)建的對(duì)象就繼續(xù)放入Eden區(qū)中了，直至下次Eden又被填滿(mǎn)。

3.Eden再次被填滿(mǎn)時(shí)，就會(huì)再次出發(fā)Minor GC，清理后（Minor會(huì)清理Eden區(qū)和Survivor區(qū)的內(nèi)存），Eden區(qū)和存在對(duì)象的Survivor區(qū)（此時(shí)的from區(qū)）中存活的對(duì)象轉(zhuǎn)移到另一塊空著的Survivor區(qū)中（此時(shí)的to區(qū)），并清空Eden區(qū)和之前存在對(duì)象的Survivor區(qū)（此時(shí)變?yōu)閠o區(qū)了，“From”和“To”會(huì)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”。）

這就是復(fù)制算法的流程。
一直要保持一個(gè)Survivor區(qū)是空的以提供復(fù)制算法垃圾回收，而這塊區(qū)域的內(nèi)存只占整塊的10%，其他90%內(nèi)存都可以被使用，課件內(nèi)存利用率還是相當(dāng)高的。

二、什么時(shí)候進(jìn)入老年區(qū)呢？

1 經(jīng)歷15次GC后進(jìn)入老年區(qū)

默認(rèn)情況下，如果新生區(qū)中的某個(gè)對(duì)象經(jīng)歷了15次GC后，還是沒(méi)有被回收掉，那么它就會(huì)被轉(zhuǎn)入老年區(qū)。
可通過(guò)JVM參數(shù)“-XX:MaxTenuringThreshold”來(lái)設(shè)置，默認(rèn)是15。

2 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷

這種方法不用等到經(jīng)歷GC15次。
假如一批對(duì)象總大小大于當(dāng)前Survivor區(qū)內(nèi)存的50%，那么大于等于這批對(duì)象年齡的對(duì)象就會(huì)被轉(zhuǎn)移到老年區(qū)。

例：假設(shè)Survivor0區(qū)中的兩個(gè)對(duì)象都經(jīng)歷的3次GC（年齡3），而且這兩個(gè)對(duì)象總大小50M，超過(guò)了Survivor0區(qū)內(nèi)存大小的一半。那么此時(shí)Survivor0區(qū)中年齡大于等于3歲的對(duì)象就都要被全部轉(zhuǎn)移到老年區(qū)。

3 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

有一個(gè)JVM參數(shù)"-XX:PretenureSizeThreshold"，默認(rèn)值是0，表示任何情況都先把對(duì)象分配給Eden區(qū)。
若設(shè)置為1048576字節(jié)，也就是1M。則表示當(dāng)創(chuàng)建的對(duì)象大于1M時(shí)，就會(huì)直接把這個(gè)對(duì)象放入到老年區(qū)，就根本不會(huì)經(jīng)過(guò)新生區(qū)了。
這么做的原因：大對(duì)象在經(jīng)歷復(fù)制算法進(jìn)行GC的時(shí)候會(huì)降低性能。

4 Minor GC后存活的對(duì)象太多無(wú)法放入Survivor區(qū)了

Minor GC后存活的對(duì)象太多，導(dǎo)致Survivor區(qū)放不下了，此時(shí)就會(huì)將所有的對(duì)象直接轉(zhuǎn)移到老年區(qū)中。

三、老年區(qū)空間分配擔(dān)保原則

執(zhí)行每一次Minor GC前，JVM都先檢查一下老年區(qū)可用的內(nèi)存空間是否大于新生區(qū)所有對(duì)象的總大小。

原因：極端情況下，Minor GC后，新生代中所有的對(duì)象都活了下來(lái)，那就會(huì)把所有新生代中的對(duì)象放入老年區(qū)中。

• 如果說(shuō)老年區(qū)可用內(nèi)存大于新生代對(duì)象總大小，那么就可以放心的執(zhí)行Minor GC。

• 但如果老年區(qū)內(nèi)存小于新生區(qū)對(duì)象的總大小，這時(shí)候就會(huì)看一個(gè)參數(shù)：“-XX:HandlePromotionFailure”是否設(shè)置為true了。如果為true，就進(jìn)入下一次判斷，看老年區(qū)可用內(nèi)存是否大于之前每次Minor GC后進(jìn)入老年區(qū)對(duì)象的平均大小。如果老年代可用內(nèi)存小于平均大小或是參數(shù)沒(méi)有設(shè)置成true，那就會(huì)直接觸發(fā)“Full GC”，就是對(duì)老年代進(jìn)行垃圾回收，騰出空間后，再進(jìn)行Minor GC，相當(dāng)于對(duì)新生區(qū)、老年區(qū)統(tǒng)一做了一次清理。

三種情況遞進(jìn)理解：

1.如果Minor GC后，存活的對(duì)象<Survivor區(qū)大小，直接進(jìn)入Survivor區(qū)即可；

2.如果Minor GC后，存活的對(duì)象>Survivor區(qū)大小，但<老年區(qū)可用內(nèi)存，直接進(jìn)入老年區(qū)；

3.若Minor GC后，此時(shí)老年區(qū)都放不下這些存活的對(duì)象了，就會(huì)觸發(fā)Full GC；
如果Full GC后老年區(qū)內(nèi)存還是不夠用，就會(huì)導(dǎo)致OOM內(nèi)存溢出。

四、老年區(qū)垃圾回收算法

標(biāo)記整理算法

【原理】

一開(kāi)始對(duì)象都是任意分布的，在經(jīng)歷完垃圾回收之后，就會(huì)標(biāo)記出哪些是存活對(duì)象，哪些是垃圾對(duì)象，然后就會(huì)把這些存活的對(duì)象在內(nèi)存中進(jìn)行整理移動(dòng)，盡量都挪到一邊去靠在一起，然后再把垃圾對(duì)象進(jìn)行清除，這樣做的好處就是避免了垃圾回收后產(chǎn)生的大片內(nèi)存碎片。

【缺點(diǎn)】

較為耗時(shí)，比復(fù)制算法慢10倍；

所以如果系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)Full GC，會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)性能，出現(xiàn)卡頓。所以JVM優(yōu)化的一大問(wèn)題就是減少Full GC頻率。

五、垃圾回收器

新生區(qū)和老年區(qū)進(jìn)行垃圾回收時(shí)是通過(guò)不同的垃圾回收器進(jìn)行回收的

Seral 和 Seral Old垃圾回收器

• 分別用于回收新生區(qū)和老年區(qū)。

• 單線(xiàn)程運(yùn)行，垃圾回收時(shí)會(huì)停止我們系統(tǒng)的其他線(xiàn)程，再執(zhí)行垃圾回收(不再使用）；

ParNew和CMS垃圾回收器

• 分別用于新生區(qū)和老年區(qū)；

• 多線(xiàn)程并發(fā)，性能更好，現(xiàn)在一般是線(xiàn)上生產(chǎn)系統(tǒng)的標(biāo)配。

G1垃圾回收器

統(tǒng)一收集新生區(qū)和老年區(qū)，采用更加優(yōu)秀的算法機(jī)制。

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