93-谈谈JVM的垃圾回收算法及JVM参数

Java面试 , 评论

1，如何判断一个对象是垃圾

在谈JVM的垃圾回收算法之前，我们再来回顾下两个关键问题：

1，什么是垃圾回收？

2，如何判断一个对象是垃圾？

所谓的垃圾回收，是指回收哪些死亡的对象所占据的堆空间。

而如何判断一个对象已经死亡，有两种方式，引用计数法和可达性分析算法；

引用计数法，需要额外的空间来存储计数器，如果有一个引用指向某一个对象，则该对象的引用计数器+1，如果该引用指向另一个对象，则原先的对象计算器-1.

但这种算法，会存在循环引用的bug问题，存在内存溢出的风险。

可达性分析算法，是以GC Root作为起点，能够引用到的对象则是有用对象，反之则是死亡的。

那么，什么是GC Root，一般可以理解为堆外指向堆内的引用，包括以下常见的两种：

1，java方法栈帧中的局部变量

2，已被加载的类静态变量

下面，我们开始来谈垃圾回收算法！

1，标记清除算法

是现在垃圾算法的思想基础，它将垃圾回收分为两个阶段：

标记阶段和清除阶段。

首先，是通过根节点GC Root，标记所有从根节点开始的可达对象。

因此，未被标记的对象都是垃圾对象。

然后，在清除节点，则删除所有未被标记的对象。

img

标记清除算法的缺点：

1，效率不高

2，该算法会产生不连续的内存碎片，当我们需要分配较大对象时，会因为无法找到足够的连续内存空间，而不得不再次提前触发垃圾回收，如果内存还是不够，则报内存不足异常。

2，标记压缩算法

标记压缩算法是老年代的一种回收算法

首先，标记阶段跟“标记清除算法”一致

区别在于清理阶段，为了避免内存碎片产生，所有的存活对象会被压缩到内存的一端

img

img

这个算法解决之前标记清除算法的碎片问题

但是标记和压缩的效率依然不高

3，复制算法

复制算法是为了解决效率问题，它将内存一分为二，每次只使用其中一块，

这样，当这一块内容用完了，就将存活的对象复制到另一个块上，然后将另一块内存一次清理掉，这样回收的效率也就提升了，也不存在内存碎片的问题。

img

img

算法优点是回收效率高，不存在内存碎片，但是浪费内存一半的内存空间，另外在对象存活率高的情况下，采用复制算法，效率将会变低。

4，分代收集算法

目前，主流的虚拟机大都采用分代收集算法，它根据对象存活周期的不同，而将内存划分为多块区域。一般就是我们耳熟能详的新生代和老年代，然后再各自采用不同的回收算法。

新生代（Eden），对象的存活率低，所以采用复制算法

老年代（Old），对象的存活率高，所以采用标记清除或标记整理算法

对象会优先分配到新生代，如果长时间存活或者对象过大会直接分配到老年代（新生代空间不够）。

算法细节：

1，对象新建，将存放在新生代的Eden区域，注意Suvivor区又分为两块区域，FromSuv和ToSuv

img

2，当年轻代Eden满时，将会触发Minor GC，如果对象仍然存活，对象将会被移动到Fromsuvivor空间，对象还是在新生代

img

3，再次发生minor GC，对象还存活，那么将会采用复制算法，将对象移动到ToSuv区域，此时对象的年龄+1

img

4，再次发生minor GC，对象仍然存活，此时Survivor中跟对象Object同龄的对象还没有达到Surivivor区的一半，所以还是会继续采用复制算法，将fromSuv和ToSuv的区域进行互换

img

5，当多次发生monorGC后，对象Object仍然存活，且此时，此时Survivor中跟对象Object同龄的对象达到Surivivor区的一半，那么对象Object将会移动到老年代区域，或者对象经过多次的回收，年龄达到了15岁，那么也会迁移到老年代。

img

5，JVM配置的相关参数

  • -Xms2g：初始化推大小为 2g；
  • -Xmx4g：堆最大内存为 4g；
  • -XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4；
  • -XX:SurvivorRatio=8：设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2；

6，垃圾回收器有哪些？

做垃圾回收的时候，都有一个统一的特点，叫stop the world.

往回收效率越来越高的方向来走的，垃圾回收的时间（stop the world）在变短

1，单线程回收器

采用单个线程的方式来进行回收，效率一般。服务器是多核CPU，资源无法得到更好利用

2，多线程回收器

可以充分利用CPU资源

3，CMS回收器

3.1 初始化标记

GCRoot

1
2
3
4
5
6
7
public class Gc{
      private static SomeObject = new SomeObject();
}

class SomeObject{
      
}

这个时候会stop the world，但是由于我们只是标记GCRoot，所以花费的时间很短

3.2 并发标记

一边可以继续往下跟踪，做可达性分析，相比比较耗时 100

一边可以让程序继续运行，可能重新创建对象，也可能创造垃圾 20

3.3 重新标记

处理在并发标记过程中，再次产生新的垃圾，stop the world 20

3.4 并发回收

一边针对我们刚才的垃圾对象进行回收

一边程序继续运行

4，G1垃圾回收器

将内存划分多个块 ，每个块再独立进行回收

WEI.ZHOU大眼睛工程师

个人简介