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        JVM的三種垃圾回收算法【Java高級】

        更新時間:2022年06月15日14時30分 來源:傳智教育 瀏覽次數:

        1.標記清除法

        標記清除法

        解釋:

        1.找到GCRoot對象,即那些一定不會被回收的對象,如正執行方法內局部變量引用的對象、靜態變量引用的對象

        2.標記階段:沿看GC Root對象的引用鏈找,直接或間接引用到的對象加上標記

        3.清除階段:釋放未加標記的對象占用的內存

        要點:

        ·標記速度與存活對象線性關系

        ·清除速度與內存大小線性關系

        ·缺點是會產生內存碎片

        2.標記整理法

        JVM垃圾回收算法標記清除法

        需要先找到 GC Root 對象,即那些一定不會被回收的對象,如正執行方法內局部變量引用的對象、靜態變量引用的對象。

        標記階段:沿著 GC Root 對象的引用鏈找,直接或間接引用到的對象加上標記。

        清除階段:釋放未加標記的對象占用的內存。

        3.GC 與分代回收算法

        GC 的目的在于實現無用對象內存自動釋放,減少內存碎片、加快分配速度。

        GC 要點:

        回收區域是堆內存,不包括虛擬機棧,判斷無用對象,使用可達性分析算法,三色標記法標記存活對象,回收未標記對象。GC具體的實現稱為垃圾回收器,GC大都采用了分代回收思想。

        理論依據是大部分對象朝生夕滅,用完立刻就可以回收,另有少部分對象會長時間存活,每次很難回收根據這兩類對象的特性將回收區域分為新生代和老年代,新生代采用標記復制法、老年代一般采用標記整理法

        根據 GC 的規??梢苑殖?Minor GC,Mixed GC,Full GC

        (1)分代回收

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

        代分回收法

        當伊甸園的內存不足,標記伊甸園與from(現階段沒有)的存活對象。

        將存活對象采用復制算法復制到to中,復制完畢后,伊甸園和from內存都得到釋放。

        將from和to交換位置
        交換位置
        經過一段時間后伊甸園的內存又出現不足
        標記伊甸園與from(現階段沒有)的存活對象

        將存活對象采用復制算法復制到to中


        復制完畢后,伊甸園和from內存都得到釋放

        將 from和 to交換位置

        老年代old,當幸存區對象熬過幾次回收(最多15次),晉升到老年代(幸存區內存不足或大對象會導致提前晉升)

        GC規換

        ·Minor GC發生在新生代的垃圾回收,暫停時間短

        ·Mixed GC新生代+老年代部分區域的垃圾回收,G1收集器特有

        ·Full GC新生代+老年代完整垃圾回收,暫停時間長,應盡力避免

        三色標記

        即用三種顏色記錄對象的標記狀態:黑色-已標記,灰色-標記中,白色-還未標記,起始的三個對象還未處理完成,用灰色表示。

        三色標記

        該對象的引用已經處理完成,用黑色表示,黑色引用的對象變為灰色

        依次類推


        沿著引用鏈都標記了一遍


        最后為標記的白色對象,即為垃圾

        jvw垃圾標注

        并發漏標問題

        比較先進的垃圾回收器都支持并發標記,即在標記過程中,用戶線程仍然能工作。但這祥帶來一個新的問題,如果用戶線程修改了對象引用,那么就存在漏標問題。例如:

        如圖所示標記工作尚未完成

        用戶線程同時在工作,斷開了第一層3、4兩個對象之間的引用,這時對于正在處理3號對象的垃圾回收線程來講,它會將4號對象當做是白色垃圾。

        但如果其他用戶線程又建立了2、4兩個對象的引用,這時因為2號對象是黑色已處理對象了,因此垃圾回收線程不會察覺到這個引用關系的變化,從而產生了漏標。

        如果用戶線程讓黑色對象引用了一個新增對象,一樣會存在漏標問題。

        漏標

        因此對于并發標記而言,必須解決漏標問題,也就是要記錄標記過程中的變化。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作,只要賦值發生,被賦值的對象就會被記錄下來,在重新標記階段再確認一遍

         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作,不過記錄的對象不同,也需要在重新標記階段對這些對象二次處理,新加對象會被記錄,被刪除引用關系的對象也被記錄

        垃圾回收器-Parallel Gc

        ·eden內存不足發生Minor GC,采用標記復制算法,需要暫停用戶線程

        ·old內存不足發生Full GC,采用標記整理算法,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,支持并發標記的一款回收器,采用并發清除算法

        。并發標記時不需暫停用戶線程

        。重新標記時仍需暫停用戶線程

        ·如果并發失敗(即回收速度趕不上創建新對象速度),會觸發FullGC

        ·注重響應時間

        垃圾回收器-G1GC

        ·響應時間與吞吐量兼顧

        ·劃分成多個區域,每個區域都可以充當eden,survivor,old,humongous,其中humongous專為大對象準備

        ·分成三個階段:新生代回收、并發標記、混合收集

        ·如果并發失敗(即回收速度趕不上創建新對象速度),會觸發FulGC

        G1回收階段·新生代回收

        1.初始時,所有區域都處于空閑狀態

        G1回收階段

        創建了一些對象,挑出一些空閑區域作為伊甸園區存儲這些對象

        儲存對象

        當伊甸園需要垃圾回收時,挑出一個空閑區域作為幸存區,用復制算法復制存活對象,需要暫停用戶線程。

        幸存區

        復制完成,將之前的伊甸園內存釋放。

        釋放內存

        隨著時間流逝,伊甸園的內存又有不足

        將伊甸園以及之前幸存區中的存活對象,采用復制算法,復制到新的幸存區,其中較老對象晉升至老年代。


        釋放伊甸園以及之前幸存區的內存。

        放在幸存區內存

        G1回收階段·并發標記與混合收集

        1.當老年代占用內存超過閾值后,觸發并發標記,這時無需暫停用戶線程。


        并發標記之后,會有重新標記階段解決漏標問題,此時需要暫停用戶線程。這些都完成后就知道了老年代有哪些存活對象,隨后進入混合收集階段。此時不會對所有老年代區域進行回收,而是根據暫停時間目標優先回收價值高(存活對象少)的區域(這也是Gabage First名稱的由來)。

        回收

        混合收集階段中,參與復制的有eden、survivor、old,下圖顯示了伊甸園和幸存區的存活對象復制。

        存活對象復制

        下圖顯示了老年代和幸存區晉升的存活對象的復制。

        老年代和幸存區晉升

        復制完成,內存得到釋放。進入下一輪的新生代回收、并發標記、混合收集。

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