# 垃圾回收演算法和垃圾收集器 ## 1.什麼是垃圾回收 對於記憶體當中無用的物件進行回收，如何去判斷一個物件是不是無用的物件。 ### 引用計數法： *每個物件中都會儲存一個引用計數，每增加一個引用就+1，消失一個引用就-1。當引用計數器為0時就會判斷該物件是垃圾，進行回收。* **但是這樣會有一個弊端。就是當有兩個物件互相引用時，那麼這兩個物件的引用計數器都不為0，那麼就不會對其進行回收。** ### 可達性分析：  判斷某個物件是否可到達。有兩種方式判斷是否可到達： 1. 直接引用（上帝視角GC Roots）：就是**虛擬機器棧幀中的區域性或本地變量表、類載入器、static成員、常量引用、Thread等等**中的引用直接到達。 為什麼本地或區域性變量表裡面的變數有它出發就可以用來判斷GC Roots的判斷標準呢？ 因為只用它表示這個棧幀正在被壓棧，正在被使用，這個時候再去回收這個物件不是瘋了嘛！！！同理static、常量也是一樣的道理。 2. 間接引用：通過別人的引用來達到。 **併發的可達性分析（併發標記、浮動垃圾）：https://mp.weixin.qq.com/s/EgVPlOLArsWb86Kujykn3A** ## 2.垃圾回收的策略 ### 垃圾收集演算法 + **標記-清除** 先標記  後清除  弊端一：會有空間碎片問題，空間不連續；這時如果有大一點的物件進來，發現沒有連續的空間記憶體去進行分配，就會再一次的觸發垃圾回收機制。 弊端二：在標記和清除的過程中、會掃描整個堆記憶體；會比較耗時。 有點：簡單、明瞭、好操作。 + **標記-複製** 一開始將這個記憶體空間一分為二，兩邊大小相等，一邊使用中的，一邊是保留區未使用的。劃分為這樣示例圖：  在標記和清除之後，將存活的物件複製到另外一邊，在將先前的一邊資料全部清除掉。  之後以此反覆、兩個迴圈往返。 類似於堆記憶體中的新生代（Young）區中的Survivor區中的S0、S1，所以堆記憶體中的新生代（Young）區一定用的就是複製演算法。 + **標記-整理** 先標記  後整理。  整理移動之後會得到一片連續的可分配記憶體空間。解決了空間碎片的問題，但是這種方式在標記和整理移動的過程中也是耗時的。 --- ### 垃圾收集器：評判一個垃圾收集好壞和調優關注的是【高吞吐量、少停頓時間、少垃圾回收次數】 序列：Serial系列； 並行【吞吐量優先】：Paraller系列； > 吞吐量：使用者程式碼執行的時間 / （使用者程式碼執行的時間+垃圾收集時間）99/(99+1)=99%。 > > 適用於後臺運算，不需要太多的互動場景。 併發【停頓時間優先】：CMS、G1； > ​ 適用於使用者互動較多的場景，給使用者更好的體驗感；如Web應用。 JVM垃圾收集器調優的原則：儘可能在停頓時間較低的情況下，追求高的吞吐量和少的垃圾回收次數。 **官方JVM垃圾收集器建議：** 1. 使用預設垃圾收集器 2. 調整JVM堆的大小 3. + 如果應用程式記憶體空間比較小（比如100MB），直接選擇SerialGC序列收集器。-XX:+UseSerialGC + 如果應用程式執行在一個單核的CPU，和沒有停頓時間要求的情況下；可以讓JVM自己去選擇或者選擇SerialGC序列收集器。-XX:+UseSerialGC + 如果應用程式更加關注的吞吐量也沒有停頓時間要求的情況下，可以讓JVM自己去選擇或者選擇並行的ParallelGC。-XX+UseParallelGC + 如果應用程式對停頓時間要求比較高（比如小於1秒鐘的時間），那麼就選擇CMS或者G1的收集器。-XX:+UseConcMarkSweepGC 或 -XX:+UseG1GC  **G1（Garbage-First）：**JDK7出現，JDK8推薦使用，JDK9預設垃圾收集器。 G1的整個垃圾收集並清理的過程階段大體上和CMS收集器是不變的。在最後一個階段進行刪選回收（選擇性的回收，進行優先順序的回收：優先回收區域（Region）記憶體活物件較少的）。  重新設計記憶體空間如圖所示：  整個記憶體劃分為一個個大小相等的區域（Region）。邏輯上對這些區域（Region）進行標記，這些標記有Eden區，Survivor區和Old區。這時的物理空間上就不在是連續空間了；之前的空間劃分都是連續的空間。假如回收掉某個Old區的資料，這時這個區域也可能會標位Survivor區或者Eden區。 區域（Region）內還有一個記錄rememberd Set。以前會全盤掃描堆記憶體，是比較耗時的。這時會記錄一個物件存活的地方，物件的引用指向；這樣就不用在全盤掃描了耗時比較低。 官方文件（G1垃圾收集器的前世今生）：https://www.oracle.com/technetwork/tutorials/tutorials-1876574.html --- #### Young Generation（新生代）- 垃圾收集演算法一定是標記-複製演算法的實現 **Serial：**JDK1.3出現的，單執行緒收集，STW。那時候的CPU還是單核CPU。單執行緒處理效率比較高，在進行垃圾回收的時候，會暫停業務執行緒，等待垃圾回收完成之後，在讓業務執行緒再繼續執行。會搭配**老年代的SerialOld**配合使用。 這時會出現Stop The World（STW）  --- **ParNew：**並行垃圾收集器多個垃圾執行緒一起跑，STW ，停頓時間較多，更加關注吞吐量 複製演算法、並行多執行緒垃圾收集器，解決了單執行緒的侷限性，但是還是Stop The World（STW）。  --- **ParallelScavenge** 同上 --- #### Tenured Generation（老年代）- 這裡是標記-清除、或標記-整理的演算法實現 **CMS：**JDK5出現的，併發收集，兩個階段會STW（初始標記、重新標記），更加關注停頓時間。在JDK8中已經不推薦使用，JDK8推薦使用G1收集器。 併發：垃圾收集執行緒和業務程式碼執行緒一起跑。但是並不能做到全程一起執行。 因為垃圾收集執行緒在執行的時候對垃圾進行標記，這時業務程式碼執行緒也在執行，也會產生新的垃圾。至少在垃圾收集執行緒在進行標記的階段，業務程式碼暫定的是不執行的。  **劃分為四個階段：初始標記、併發標記、重新標記、併發清理。** **初始標記：**第一階段會Stop The World（STW）。這個階段執行的時間是非常快的，如果開啟多個執行緒，會消耗執行緒之前的切換反而會增加時間成本。 **併發標記：**第二階段就是可達性分析，對第一階段的垃圾進行跟蹤。在這個階段垃圾執行緒和業務執行緒是一起執行的；為啥可以一起執行呢？因為在第一階段初始標記完成後大局已定，第二階段的併發標記只是做增量的更新。如果此時又產生了垃圾那麼就是**浮動垃圾（把原本消亡的物件錯誤的標記為存活狀態）**，只能等待下次清理。 **重新標記：**第三階段這時會停止業務程式碼的執行緒Stop The World（STW），會多執行緒垃圾收集器並行一起跑，一起執行。 **併發清理：**第四階段垃圾收集執行緒和業務程式碼執行緒再次一起執行，一起跑。 特點：併發收集，停頓時間較少。 缺點：會產生浮動垃圾。其次由於採用的是標記-清除這樣的演算法會產生大量的空間碎片。 --- **Serial Old：**序列的  **Paraller Old：**並行的 --- 如何檢視當前JAVA程式應用使用的是什麼垃圾收集器： ```shell # 檢視程序ID jps -l 8720 org.jetbrains.jps.cmdline.Launcher 10212 org.jetbrains.idea.maven.server.RemoteMavenServer36 3764 15480 sun.tools.jps.Jps 4216 com.hopefun.scm.WebApplication # 檢視當前程序下是否使用UseParallelGC jinfo -flag UseParallelGC 4216 -XX:+UseParallelGC ``` [趙小胖個人部落格](https://zc.happyloves.cn:4443/wor