JVM培训之一些GC算法的理论知识

很精彩的一次内部分享，介绍了大部分的GC算法理论知识，JVM博大精深，本篇文章只是结合本次内部分享总结的一些理论知识，如果有大佬有疑问，欢迎留言指出！

Concurrent：并发，程序一边运行一边做GC

Parallel：并行，一块区域，一个人做清扫，需要100s，但是把区域分成两块，用两个人扫，时间就缩短了一半；所以GC算法有并行的，有不是并行的，这些都是可以根据自己的实际业务去选择的，只有最适合自己的GC算法；

Stop The World：简称STW，某些GC算法当中，当需要做GC的时候，程序是必须停下来的，程序就是一个终止状态，当GC结束之后再恢复；Java的GC很多时候都是STW，举一个简单的栗子，一边扫地一边嗑瓜子，这样的话是永远扫不干净的，内存的使用率就不是很高，当然STW有一个很大的缺点，就是程序必须终止，如果说做一次GC用时太长，需要十几秒或者一分钟或更多，那肯定是无法忍受的，这就需要GC调优来完成，通过算法把时间控制在最短，让用户无感知；

root set：公集合，GC的时候会确定现在哪些对象还是存活的，

Generation GC：分代GC，先说一代GC，比方说现在有一个2G的内存区域，那么需要GC的时候，需要把整块内存区域2G遍历一次，来做GC，这是一个很复杂的过程，需要判断这么多的对象是否引用或者被引用，可想而知耗时肯定会很长；以老王的经验，1G内存做一次full GC停顿时间在1-3s，100G内存做一次full GC，停顿时间在1-3min，也就是说这几分钟程序什么都干不了，肯定是无法接受的；所以产出了分代GC，把一个区域分成几个部分，年轻代1，年轻代2，和年老代。比方说程序开始运行，新产生的对象放在年轻代1，装满之后，结合copy算法，从root节点出发，可能真正存活的对象只有很少一部分，那么我们只把这部分对象拷贝到年轻代2里面，然后将年轻代1区域全部清扫掉，这个copy算法非常高效，但前提是需要程序的对象大部分都是用完一次就可以扔掉的，不然的话，存活的对象太多了，copy算法就变得很低效了；所以copy算法的效率取决于剩余的对象，剩余的对象越多，效率越低，剩余的对象越少，效率越高；

RefCount：引用计数算法，当有指针指向这个对象的时候，就把计数器+1，当不指向这个对象的时候把计数器-1，当这个对象的计数器为0的时候，这个对象的内存就可以释放掉了，Python就是用的这个算法，官方的python流派就是用的这个算法，微软的com组建结构也是用的这个引用计数算法；这个算法两个缺点：效率低，因为访问对象是一个很频繁的操作，这样频繁做++；扫不干净，循环列表，a->b->c，其实外部没有引用，但是内部有互相引用，其实abc都是垃圾；

MarkSweep：标记清除算法，有很多对象，从公集合出发找其他的对象，是活的对象就做标记，标记的过程中，程序是不能跑的，当标记完了之后，没有被标记的对象，就都可以释放掉了，但是清扫之后的内存区域会变得千疮百孔，再分配内存的时候，需要在这些内存中，找一个合适自己的内存区域；

MarkCompact：标记压缩算法，可以理解是标记清除算法的一个升级版，同样是在活对象上标记，但是它会选一个活对象作为一个端，把另外标记的活对象往这一端挤，这样被释放的区域就会是一大块的；

Safepoint：当代码运行到某个点，这个点可以做GC，这个点就叫safepoint，做GC的时候，所有的线程都需要停下来，就是所有的线程需要跑到这个安全点，跑到这个点的时候，Java虚拟机会生成一条指令，这个指令会让这个线程访问一个内存地址，这也是为了快速响应；因为线程停下来做别的事情非常耗性能；

Reference：强引用，强引用是我只要引用你，你就不会被垃圾回收；当然还有WeakReference弱引用和软引用SoftReference等；

Java虚拟机的几个GC算法：

　　年轻代：Serial：串行，STW特性

　　　　　　ParNew：多线程，也是STW

　　　　　　ParScavenge：多线程，同样是STW，是ParNew升级版

　　年老代：CMS：试图平衡停顿时间，这个算法的过程为：InitialMark->CCMark->Remark->CCSweep

　　　　　　SerialOld：MarkCompact算法上面提到过的

　　　　　　ParOld：同样是MarkCompact算法，是SerialOld升级版

年轻代和年老代GC算法是可以组合的，除了部分；

ZGC：Java11版本发布推出，管理TB级内存，GC时间控制在10ms；