深入JVM内核--GC算法和种类

GC的概念

• Garbage Collection 垃圾收集
• 1960年 List 使用了GC
• Java中，GC的对象是堆空间和永久区

引用计数法

• 老牌垃圾回收算法
• 通过引用计算来回收垃圾
• 使用者
• COM
• ActionScript3
• Python

• 引用计数器的实现很简单，对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

• 引用计数法的问题
• 引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
• 很难处理循环引用

标记-清除

• 标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

标记-压缩

• 标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样，标记-压缩算法也首先需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清理边界外所有的空间。

复制算法

• 与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
• 不适用于存活对象较多的场合 如老年代
• 将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收

• 复制算法的最大问题是：空间浪费 整合标记清理思想

分代思想

• 依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
• 根据不同代的特点，选取合适的收集算法
• 少量对象存活，适合复制算法
• 大量对象存活，适合标记清理或者标记压缩

GC算法总结整理

可触及性

• 可触及的
• 从根节点可以触及到这个对象
• 可复活的
• 一旦所有引用被释放，就是可复活状态
• 因为在finalize()中可能复活该对象
• 不可触及的
• 在finalize()后，可能会进入不可触及状态
• 不可触及的对象不可能复活
• 可以回收

public class CanReliveObj {
    public static CanReliveObj obj;
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("CanReliveObj finalize called");
        obj=this;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return "I am CanReliveObj";
    }
 
public static void main(String[] args) throws
     InterruptedException{
obj=new CanReliveObj();
obj=null;   //可复活
System.gc();
Thread.sleep(1000);
if(obj==null){
    System.out.println("obj 是 null");
}else{
    System.out.println("obj 可用");
}
System.out.println("第二次gc");
obj=null;    //不可复活
System.gc();
Thread.sleep(1000);
if(obj==null){
System.out.println("obj 是 null");
}else{
System.out.println("obj 可用");
}
}
}

CanReliveObj finalize called
obj 可用
第二次gc
obj 是 null

• 经验：避免使用finalize()，操作不慎可能导致错误。
• 优先级低，何时被调用， 不确定
• 何时发生GC不确定
• 可以使用try-catch-finally来替代它

• 根
• 栈中引用的对象
• 方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）
• JNI方法栈中引用对象

• Stop-The-World
• Java中一种全局暂停的现象
• 全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能和JVM交互
• 多半由于GC引起
• Dump线程
• 死锁检查
• 堆Dump

• GC时为什么会有全局停顿？
• 类比在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远打扫不干净，只有让大家停止活动了，才能将房间打扫干净。
• 危害
• 长时间服务停止，没有响应
• 遇到HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境。

public static class PrintThread extends Thread{
    public static final long starttime=System.currentTimeMillis();
    @Override
    public void run(){
        try{
            while(true){
                long t=System.currentTimeMillis()-starttime;
                System.out.println("time:"+t);
                Thread.sleep(100);
            }
        }catch(Exception e){
 
        }
    }
}

public static class MyThread extends Thread{
    HashMap<Long,byte[]> map=new HashMap<Long,byte[]>();
    @Override
    public void run(){
        try{
            while(true){
                if(map.size()*512/1024/1024>=450){
                    System.out.println(“=====准备清理=====:"+map.size());
                    map.clear();
                }
 
                for(int i=0;i<1024;i++){
                    map.put(System.nanoTime(), new byte[512]);
                }
                Thread.sleep(1);
            }
        }catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

-Xmx512M -Xms512M -XX:+UseSerialGC -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGCDetails  -Xmn1m -XX:PretenureSizeThreshold=50 -XX:MaxTenuringThreshold=1

• 预期，应该是每秒中有10条输出