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jvm及垃圾回收深入詳解 參禪

java虛擬機器主要分為 堆、方法區(非堆)、棧和虛擬機器棧、程式計數器等。hot虛擬機器採用持久層實現方法區。

Java 中的堆是 JVM 所管理的最大的一塊記憶體空間,主要用於存放各種類的例項物件。
在 Java 中,堆被劃分成兩個不同的區域:新生代 ( Young )、老年代 ( Old )。新生代 ( Young ) 又被劃分為三個區域:Eden、From Survivor、To Survivor。
這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆記憶體中的物件,包括記憶體的分配以及回收。
堆的記憶體模型大致為:



從圖中可以看出: 堆大小 = 新生代 + 老年代。其中,堆的大小可以通過引數 –Xms、-Xmx 來指定。方法區是通過引數XX:MaxPermSize來實現


預設的,新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過引數 –XX:NewRatio 來指定 ),即:新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。
老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。其中,新生代 ( Young ) 被細分為 Eden 和 兩個 Survivor 區域,這兩個 Survivor 區域分別被命名為 from 和 to,以示區分。
預設的,Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過引數 –XX:SurvivorRatio 來設定 ),即: Eden = 8/10 的新生代空間大小,from = to = 1/10 的新生代空間大小。

JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區域來為物件服務,所以無論什麼時候,總是有一塊 Survivor 區域是空閒著的。
因此,新生代實際可用的記憶體空間為 9/10 ( 即90% )的新生代空間。

GC 垃圾回收主要針對堆進行,方法區也是可以可以,判斷一個物件是否可以回收,有引用計數法(有缺陷,互相引用時不行)、可達性演算法分析(不可達表明這個物件是將要會被回收,但真正回收是通過finallze方法進行),這裡面就涉及到Java的四種引用,強、弱、軟和虛引用,比如弱引用只存活一次就被回收了(引用類別參考文章)

Java 中的堆也是 GC 收集垃圾的主要區域。GC 分為兩種:Minor GC、Full GC ( 或稱為 Major GC )。

Minor GC 是發生在新生代中的垃圾收集動作,所採用的是複製演算法Full GC 是發生在老年代的垃圾收集動作,所採用的是標記-清除演算法。虛擬機器提供了一個-XX:PretenureSizeThreshold引數,令大於這個設定值的物件直接在老年代分配。這樣做的目的是避免在Eden區及兩個Survivor區之間發生大量的記憶體複製(複習一下:新生代採用複製演算法收集記憶體)。
新生代幾乎是所有 Java 物件出生的地方,即 Java 物件申請的記憶體以及存放都是在這個地方。Java 中的大部分物件通常不需長久存活,具有朝生夕滅的性質。
當一個物件被判定為 "死亡" 的時候,GC 就有責任來回收掉這部分物件的記憶體空間。新生代是 GC 收集垃圾的頻繁區域。
當物件在 Eden ( 包括一個 Survivor 區域,這裡假設是 from 區域 ) 出生後,在經過一次 Minor GC 後,如果物件還存活,並且能夠被另外一塊 Survivor 區域所容納
( 上面已經假設為 from 區域,這裡應為 to 區域,即 to 區域有足夠的記憶體空間來儲存 Eden 和 from 區域中存活的物件 ),則使用複製演算法將這些仍然還存活的物件複製到另外一塊 Survivor 區域 ( 即 to 區域 ) 中,然後清理所使用過的 Eden 以及 Survivor 區域 ( 即 from 區域 ),並且將這些物件的年齡設定為1,以後物件在 Survivor 區每熬過一次 Minor GC,就將物件的年齡 + 1,當物件的年齡達到某個值時 ( 預設是 15 歲,可以通過引數 -XX:MaxTenuringThreshold 來設定 ),這些物件就會成為老年代。
但這也不是一定的,對於一些較大的物件 ( 即需要分配一塊較大的連續記憶體空間 ) 則是直接進入到老年代。

現實的生活中,老年代的人通常會比新生代的人 "早死"。堆記憶體中的老年代(Old)不同於這個,老年代裡面的物件幾乎個個都是在 Survivor 區域中熬過來的,它們是不會那麼容易就 "死掉" 了的。因此,Full GC 發生的次數不會有 Minor GC 那麼頻繁,並且做一次 Full GC 要比進行一次 Minor GC 的時間更長。
另外,標記-清除演算法收集垃圾的時候會產生許多的記憶體碎片 ( 即不連續的記憶體空間 ),此後需要為較大的物件分配記憶體空間時,若無法找到足夠的連續的記憶體空間,就會提前觸發一次 GC 的收集動作。

GC 日誌

public static void main(String[] args) {
    Object obj = new Object();
    System.gc();
    System.out.println();
    obj = new Object();
    obj = new Object();
    System.gc();
    System.out.println();
}
設定 JVM 引數為 -XX:+PrintGCDetails,使得控制檯能夠顯示 GC 相關的日誌資訊,執行上面程式碼,下面是其中一次執行的結果。





Full GC 資訊與 Minor GC 的資訊是相似的,這裡就不一個一個的畫出來了。
從 Full GC 資訊可知,新生代可用的記憶體大小約為 18M,則新生代實際分配得到的記憶體空間約為 20M(為什麼是 20M? 請繼續看下面...)。老年代分得的記憶體大小約為 42M,堆的可用記憶體的大小約為 60M。可以計算出: 18432K ( 新生代可用空間 ) + 42112K ( 老年代空間 ) = 60544K ( 堆的可用空間 )
新生代約佔堆大小的 1/3,老年代約佔堆大小的 2/3。也可以看出,GC 對新生代的回收比較樂觀,而對老年代以及方法區的回收並不明顯或者說不及新生代。
並且在這裡 Full GC 耗時是 Minor GC 的 22.89 倍。

JVM 引數選項

jvm 可配置的引數選項可以參考 Oracle 官方網站給出的相關資訊:http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html
下面只列舉其中的幾個常用和容易掌握的配置選項:

 -Xms  初始堆大小。如:-Xms256m
 -Xmx  最大堆大小。如:-Xmx512m
-Xmn與Newsize

 新生代大小。通常為 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 個 Survivor 空間。實際可用空間為 = Eden + 1 個 Survivor,即 90% 

Xmn 和 XX:Newsize 前者是設定堆中新生代大小。後者是設定新生代初始大小 -Xmn 是將NewSize與MaxNewSize設為一致

 -Xss  JDK1.5+ 每個執行緒堆疊大小為 1M,一般來說如果棧不是很深的話, 1M 是絕對夠用了的。
 -XX:NewRatio  新生代與老年代的比例,如 –XX:NewRatio=2,則新生代佔整個堆空間的1/3,老年代佔2/3
 -XX:SurvivorRatio  新生代中 Eden 與 Survivor 的比值。預設值為 8。即 Eden 佔新生代空間的 8/10,另外兩個 Survivor 各佔 1/10  
 -XX:PermSize  永久代(方法區)的初始大小
 -XX:MaxPermSize  永久代(方法區)的最大值
 -XX:+PrintGCDetails  列印 GC 資訊
 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  讓虛擬機器在發生記憶體溢位時 Dump 出當前的記憶體堆轉儲快照,以便分析用

Tomcat記憶體設定

windows下在catalina.bat的第一行增加: 

Java程式碼 :set JAVA_OPTS=-Xms64m -Xmx256m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m  

linux下在catalina.sh的第一行增加: 

Java程式碼 :JAVA_OPTS=-Xms64m -Xmx256m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m

例項+詳解

設定Tomcat啟動的初始記憶體其初始空間(即-Xms)是實體記憶體的1/64,最大空間(-Xmx)是實體記憶體的1/4。

可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等選項可進行設定

例項,以下給出1G記憶體環境下java jvm 的引數設定參考:

JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=64M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=128m -Djava.awt.headless=true "

JAVA_OPTS="-server -Xms768m -Xmx768m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=256m -XX: NewSize=192m -XX:MaxNewSize=384m"

CATALINA_OPTS="-server -Xms768m -Xmx768m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=256m -XX:NewSize=192m -XX:MaxNewSize=384m"

Linux:

在/usr/local/apache-tomcat-5.5.23/bin 目錄下的catalina.sh新增:

JAVA_OPTS='-Xms512m -Xmx1024m'要加“m”說明是MB,否則就是KB了,在啟動tomcat時會 報記憶體不足。

-Xms:初始值-Xmx:最大值-Xmn:最小值

Windows:

在catalina.bat最前面加入set JAVA_OPTS=-Xms128m -Xmx350m 

如果用startup.bat啟動tomcat,OK設定生效.夠成功的分配200M記憶體.

但是如果不是執行startup.bat啟動tomcat而是利用windows的系統服務啟動tomcat服務,上面的設定就不生效了,就是說set JAVA_OPTS=-Xms128m -Xmx350m 沒起作用.上面分配200M記憶體就OOM了..

windows服務執行的是bin\tomcat.exe.他讀取登錄檔中的值,而不是catalina.bat的設定.

解決辦法:

修改登錄檔HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Apache Software Foundation\Tomcat Service Manager\Tomcat5\Parameters\JavaOptions

原值為-Dcatalina.home="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0"-Djava.endorsed.dirs="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0\common\endorsed"-Xrs加入 -Xms300m -Xmx350m 

重起tomcat服務,設定生效

Tomcat 的JVM 記憶體溢位問題的解決關鍵字: tomcat 的jvm 記憶體溢位問題的解決 

最近在熟悉一個開發了有幾年的專案,需要把資料庫從mysql移植到oracle,首先把jdbc的連線指向mysql,打包放到tomcat裡面,可以跑起來,沒有問題,可是當把jdbc連線指向oracle的時候,tomcat就連續拋java.lang.OutOfMemoryError的錯誤,上網google了一下,瞭解了一下tomcat的執行機制,也解決了問題,share出來,以備查。 

1、首先是:java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 解釋:

Heap size 設定 JVM堆的設定是指java程式執行過程中JVM可以調配使用的記憶體空間的設定.JVM在啟動的時候會自動設定Heap size的值,其初始空間(即-Xms)是實體記憶體的1/64,最大空間(-Xmx)是實體記憶體的1/4。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等選項可進行設定。Heap size 的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。 

提示:在JVM中如果98%的時間是用於GC且可用的Heap size 不足2%的時候將丟擲此異常資訊。 

提示:Heap Size 最大不要超過可用實體記憶體的80%,一般的要將-Xms和-Xmx選項設定為相同,而-Xmn為1/4的-Xmx值。 

解決方法:

手動設定Heap size 修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.bat,在“echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行:

Java程式碼 set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m

或修改catalina.sh 在“echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行: JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m" 

2、其次是:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 原因:

PermGen space的全稱是Permanent Generation space,是指記憶體的永久儲存區域,這塊記憶體主要是被JVM存放Class和Meta資訊的,Class在被Loader時就會被放到PermGen space中,它和存放類例項(Instance)的Heap區域不同,GC(Garbage Collection)不會在主程式執行期對PermGen space進行清理,所以如果你的應用中有很CLASS的話,就很可能出現PermGen space錯誤,這種錯誤常見在web伺服器對JSP進行pre compile的時候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超過了jvm預設的大小(4M)那麼就會產生此錯誤資訊了。

解決方法:

1. 手動設定MaxPermSize大小 修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.bat(Linux下為catalina.sh),在Java程式碼 “echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行: set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m

catalina.sh下為: Java程式碼 JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m"


 1 /** 2  -Xms60m
 3  -Xmx60m
 4  -Xmn20m
 5  -XX:NewRatio=2 ( 若 Xms = Xmx, 並且設定了 Xmn, 那麼該項配置就不需要配置了 )
 6  -XX:SurvivorRatio=8
 7  -XX:PermSize=30m
 8  -XX:MaxPermSize=30m
 9  -XX:+PrintGCDetails
10 */
11 public static void main(String[] args) {
12     new Test().doTest();
13 }
14 
15 public void doTest(){
16     Integer M = new Integer(1024 * 1024 * 1);  //單位, 兆(M)17     byte[] bytes = new byte[1 * M]; //申請 1M 大小的記憶體空間18     bytes = null;  //斷開引用鏈19     System.gc();   //通知 GC 收集垃圾20     System.out.println();
21     bytes = new byte[1 * M];  //重新申請 1M 大小的記憶體空間22     bytes = new byte[1 * M];  //再次申請 1M 大小的記憶體空間23     System.gc();
24     System.out.println();
25 }
按上面程式碼中註釋的資訊設定 jvm 相關的引數項,並執行程式,下面是一次執行完成控制檯列印的結果:

[ GC [ PSYoungGen:  1351K -> 288K (18432K) ]  1351K -> 288K (59392K), 0.0012389 secs ]  [ Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs ] 
[ Full GC (System)  [ PSYoungGen:  288K -> 0K (18432K) ]  [ PSOldGen:  0K -> 160K (40960K) ]  288K -> 160K (59392K)  [ PSPermGen:  2942K -> 2942K (30720K) ],  0.0057649 secs ] [ Times:  user=0.00  sys=0.00,  real=0.01 secs ] 

[ GC [ PSYoungGen:  2703K -> 1056K (18432K) ]  2863K -> 1216K(59392K),  0.0008206 secs ]  [ Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs ] 
[ Full GC (System)  [ PSYoungGen:  1056K -> 0K (18432K) ]  [ PSOldGen:  160K -> 1184K (40960K) ]  1216K -> 1184K (59392K)  [ PSPermGen:  2951K -> 2951K (30720K) ], 0.0052445 secs ]  [ Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs ] 

Heap
 PSYoungGen      total 18432K, used 327K [0x00000000fec00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 16384K, 2% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec51f58,0x00000000ffc00000)
  from space 2048K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x0000000100000000)
  to   space 2048K, 0% used [0x00000000ffc00000,0x00000000ffc00000,0x00000000ffe00000)
 PSOldGen        total 40960K, used 1184K [0x00000000fc400000, 0x00000000fec00000, 0x00000000fec00000)
  object space 40960K, 2% used [0x00000000fc400000,0x00000000fc5281f8,0x00000000fec00000)
 PSPermGen       total 30720K, used 2959K [0x00000000fa600000, 0x00000000fc400000, 0x00000000fc400000)
  object space 30720K, 9% used [0x00000000fa600000,0x00000000fa8e3ce0,0x00000000fc400000)
從列印結果可以看出,堆中新生代的記憶體空間為 18432K ( 約 18M ),eden 的記憶體空間為 16384K ( 約 16M),from / to survivor 的記憶體空間為 2048K ( 約 2M)。
這裡所配置的 Xmn 為 20M,也就是指定了新生代的記憶體空間為 20M,可是從列印的堆資訊來看,新生代怎麼就只有 18M 呢? 另外的 2M 哪裡去了? 
別急,是這樣的。新生代 = eden + from + to = 16 + 2 + 2 = 20M,可見新生代的記憶體空間確實是按 Xmn 引數分配得到的。
而且這裡指定了 SurvivorRatio = 8,因此,eden = 8/10 的新生代空間 = 8/10 * 20 = 16M。from = to = 1/10 的新生代空間 = 1/10 * 20 = 2M。
堆資訊中新生代的 total 18432K 是這樣來的: eden + 1 個 survivor = 16384K + 2048K = 18432K,即約為 18M。
因為 jvm 每次只是用新生代中的 eden 和 一個 survivor,因此新生代實際的可用記憶體空間大小為所指定的 90%。
因此可以知道,這裡新生代的記憶體空間指的是新生代可用的總的記憶體空間,而不是指整個新生代的空間大小。
另外,可以看出老年代的記憶體空間為 40960K ( 約 40M ),堆大小 = 新生代 + 老年代。因此在這裡,老年代 = 堆大小 - 新生代 = 60 - 20 = 40M。
最後,這裡還指定了 PermSize = 30m,PermGen 即永久代 ( 方法區 ),它還有一個名字,叫非堆,主要用來儲存由 jvm 載入的類檔案資訊、常量、靜態變數等。

打個盹,回到 doTest() 方法中,可以看到程式碼在第 17、21、22 這三行中分別申請了一塊 1M 大小的記憶體空間,並在 19 和 23 這兩行中分別顯式的呼叫了 System.gc()。從控制檯列印的資訊來看,每次調 System.gc(),是先進行 Minor GC,然後再進行 Full GC。
第 19 行觸發的 Minor GC 收集分析:
從資訊 PSYoungGen :  1351K -> 288K,可以知道,在第 17 行為 bytes 分配的記憶體空間已經被回收完成。
引起 GC 回收這 1M 記憶體空間的因素是第 18 行的 bytes = null;   bytes 為 null 表明之前申請的那 1M 大小的記憶體空間現在已經沒有任何引用變數在使用它了,
並且在記憶體中它處於一種不可到達狀態 ( 即沒有任何引用鏈與 GC Roots 相連 )。那麼,當 Minor GC 發生的時候,GC 就會來回收掉這部分的記憶體空間。
第 19 行觸發的 Full GC 收集分析:
在 Minor GC 的時候,資訊顯示 PSYoungGen :  1351K -> 288K,再看看 Full GC 中顯示的 PSYoungGen :  288K -> 0K,可以看出,Full GC 後,新生代的記憶體使用變成
0K 了 ( 0K,零 K,有沒有人看成是英文的 OK 的 ? 好吧。我承認我第一次看的時候以為是英文的 OK,當時還特意在控制檯列印 0K 和 OK 來確認。最後發現英文的 O 長得比阿拉伯數字的 0 要豐滿和胖一些。現在印象還是比較深刻的。好像。。我跑題了 ~~ )
剛剛說到 Full GC 後,新生代的記憶體使用從 288K 變成 0K 了,那麼這 288K 到底哪去了 ? 難道都被 GC 當成垃圾回收掉了 ? 當然不是了。我還特意在 main 方法中 new 了一個 Test 類的例項,這裡的 Test 類的例項屬於小物件,它應該被分配到新生代記憶體當中,現在還在呼叫這個例項的 doTest 方法呢,GC 不可能在這個時候來回收它的。
接著往下看 Full GC 的資訊,會發現一個很有趣的現象,PSOldGen:  0K  -> 160K,可以看到,Full GC 後,老年代的記憶體使用從 0K 變成了 160K,想必你已經猜到大概是怎麼回事了。當 Full GC 進行的時候,預設的方式是儘量清空新生代 ( YoungGen ),因此在調 System.gc() 時,新生代 ( YoungGen ) 中存活的物件會提前進入老年代。
第 23 行觸發的 Minor GC 收集分析:
從資訊 PSYoungGen :  2703K -> 1056K,可以知道,在第 21 行建立的,大小為 1M 的陣列被 GC 回收了。在第 22 行建立的,大小也為 1M 的陣列由於 bytes 引用變數還在引用它,因此,它暫時未被 GC 回收。 
第 23 行觸發的 Full GC 收集分析:

在 Minor GC 的時候,資訊顯示 PSYoungGen :  2703K -> 1056K,Full GC 中顯示的 PSYoungGen :  1056K -> 0K,以及 PSOldGen:  160K -> 1184K,可以知道,新生代 ( YoungGen ) 中存活的物件又提前進入老年代了。

垃圾物件的判定

    Java堆中存放著幾乎所有的物件例項,垃圾收集器對堆中的物件進行回收前,要先確定這些物件是否還有用,判定物件是否為垃圾物件有如下演算法:

    引用計數演算法

    給物件新增一個引用計數器,每當有一個地方引用它時,計數器值就加1,當引用失效時,計數器值就減1,任何時刻計數器都為0的物件就是不可能再被使用的。

    引用計數演算法的實現簡單,判定效率也很高,在大部分情況下它都是一個不錯的選擇,當Java語言並沒有選擇這種演算法來進行垃圾回收,主要原因是它很難解決物件之間的相互迴圈引用問題。

根搜尋演算法

 Java和C#中都是採用根搜尋演算法來判定物件是否存活的。這種演算法的基本思路是通過一系列名為“GC Roots”的物件作為起始點,從這些節點開始向下搜尋,搜尋所走過的路徑稱為引用鏈,當一個物件到GC Roots沒有任何引用鏈相連時,就證明此物件是不可用的。在Java語言裡,可作為GC Roots的兌現包括下面幾種:

  • 虛擬機器棧(棧幀中的本地變量表)中引用的物件。
  • 方法區中的類靜態屬性引用的物件。
  • 方法區中的常量引用的物件。
  • 本地方法棧中JNI(Native方法)的引用物件。

    實際上,在根搜尋演算法中,要真正宣告一個物件死亡,至少要經歷兩次標記過程:如果物件在進行根搜尋後發現沒有與GC Roots相連線的引用鏈,那它會被第一次標記並且進行一次篩選,篩選的條件是此物件是否有必要執行finalize()方法。當物件沒有覆蓋finalize()方法,或finalize()方法已經被虛擬機器呼叫過,虛擬機器將這兩種情況都視為沒有必要執行。如果該物件被判定為有必要執行finalize()方法,那麼這個物件將會被放置在一個名為F-Queue佇列中,並在稍後由一條由虛擬機器自動建立的、低優先順序的Finalizer執行緒去執行finalize()方法。finalize()方法是物件逃脫死亡命運的最後一次機會(因為一個物件的finalize()方法最多隻會被系統自動呼叫一次),稍後GC將對F-Queue中的物件進行第二次小規模的標記,如果要在finalize()方法中成功拯救自己,只要在finalize()方法中讓該物件重新引用鏈上的任何一個物件建立關聯即可。而如果物件這時還沒有關聯到任何鏈上的引用,那它就會被回收掉。

垃圾收集演算法

    判定除了垃圾物件之後,便可以進行垃圾回收了。下面介紹一些垃圾收集演算法,由於垃圾收集演算法的實現涉及大量的程式細節,因此這裡主要是闡明各演算法的實現思想,而不去細論演算法的具體實現。

標記—清除演算法

    標記—清除演算法是最基礎的收集演算法,它分為“標記”和“清除”兩個階段:首先標記出所需回收的物件,在標記完成後統一回收掉所有被標記的物件,它的標記過程其實就是前面的根搜尋演算法中判定垃圾物件的標記過程。標記—清除演算法的執行情況如下圖所示:

    回收前狀態:

    回收後狀態:

 

 

    該演算法有如下缺點:

  • 標記和清除過程的效率都不高。
  • 標記清除後會產生大量不連續的記憶體碎片,空間碎片太多可能會導致,當程式在以後的執行過程中需要分配較大物件時無法找到足夠的連續記憶體而不得不觸發另一次垃圾收集動作。

複製演算法

複製演算法比較適合於新生代複製演算法是針對標記—清除演算法的缺點,在其基礎上進行改進而得到的,它講課用記憶體按容量分為大小相等的兩塊,每次只使用其中的一塊,當這一塊的記憶體用完了,就將還存活著的物件複製到另外一塊記憶體上面,然後再把已使用過的記憶體空間一次清理掉。複製演算法有如下優點:

  • 每次只對一塊記憶體進行回收,執行高效。
  • 只需移動棧頂指標,按順序分配記憶體即可,實現簡單。
  • 記憶體回收時不用考慮記憶體碎片的出現。
    它的缺點是:可一次性分配的最大記憶體縮小了一半。

    複製演算法的執行情況如下圖所示:

    回收前狀態:

    回收後狀態:


但一般不用按1:1劃分記憶體空間,可以分成一個大的eden和兩塊小的survivor。

標記—整理演算法

老年代中,物件存活率比較高,如果執行較多的複製操作,效率將會變低,所以老年代一般會選用其他演算法,如標記—整理演算法。該演算法標記的過程與標記—清除演算法中的標記過程一樣,但對標記後出的垃圾物件的處理情況有所不同,它不是直接對可回收物件進行清理,而是讓所有的物件都向一端移動,然後直接清理掉端邊界以外的記憶體。標記—整理演算法的回收情況如下所示:

    回收前狀態:


    回收後狀態:



    分代收集

    當前商業虛擬機器的垃圾收集都採用分代收集來管理記憶體,它根據物件的存活週期的不同將記憶體劃分為幾塊,一般是把Java堆分為新生代和老年代。在新生代中,每次垃圾收集時都會發現有大量物件死去,只有少量存活,因此可選用複製演算法來完成收集,而老年代中因為物件存活率高、沒有額外空間對它進行分配擔保,就必須使用標記—清除演算法或標記—整理演算法來進行回收。

每個物件都有一個年齡(Age)計數器,如果物件在Eden出聲並講過一次Minor GC還存活,將被移動到Survivor區並將Age設定為1,之後每在Survivor區中熬過一次Minor GC,Age就加1,當增加到一定程度(預設為15),就可以放到老年代中。

垃圾收集器

    垃圾收集器是記憶體回收演算法的具體實現,Java虛擬機器規範中對垃圾收集器應該如何實現並沒有任何規定,因此不同廠商、不同版本的虛擬機器所提供的垃圾收集器都可能會有很大的差別。Sun  HotSpot虛擬機器1.6版包含了如下收集器:SerialParNewParallel Scavenge