什么是垃圾？

對于程序匯總分配的內存，當使用完成后，這部分內存就會成為垃圾，需要對其進行釋放，否則，這部分內存將無法被重復利用，最終造成內存泄漏。

什么是GC？

GC是一種自動的存儲管理機制。當一些被占用的內存不再需要時，就應該予以釋放。這種存儲資源管理，稱為垃圾回收。

對于java而言，是自動進行垃圾回收的。

如何發(fā)現(xiàn)垃圾？

既然要實現(xiàn)垃圾的自動回收，那么第一件事就是找到垃圾，那么如何發(fā)現(xiàn)垃圾呢？其實就是判斷這個對象是否存活。

常見的兩種方式判斷：

• 1）引用計數(shù)法（reference count）
• 2）根可達性算法（root searching）

引用計數(shù)法（reference count）的循環(huán)引用、相互引用： 沒有外部引用，但是本身的計數(shù)器又不為0。

根可達性算法 由于引用計數(shù)法存在的問題，所有主流的jvm都不使用引用計數(shù)法，而是采用根可達性算法。

如上圖，帶有GCRoots的對象表示正在被引用，而其他的對象雖然相互間有引用，但是沒有根節(jié)點，仍然會被刪除。

GCRoots對象： 哪些對象可以成為GCRoots呢？jvm中主要針對堆內的內存進行垃圾回收，而在虛擬機棧、本地方法棧和方法區(qū)內的對象則不會被回收，通常選擇這三個區(qū)域的對象作為GCRoots。

在jvm中主要有以下四種，在方法區(qū)存在兩種：

• 1）虛擬機棧中引用的對象：虛擬機棧幀中的局部變量表所引用的對象。
• 2）本地方法棧中引用的對象：JNI (Native方法)引用的對象。
• 3）方法區(qū)中類靜態(tài)和常量對象：靜態(tài)變量和常量引用的對象。

以下圖來展示在JVM內存模型（JMM）的GCRoots：

 在根可達性算法中，所有的引用都是強引用，下面具體分析下jvm中的四種引用。

四種引用： 參考：分享JVM 的四種引用方式

垃圾如何處理？

我們通過上面學到的根可達性算法可以發(fā)現(xiàn)垃圾的所在，那么jvm是如何進行垃圾回收的呢？通過jvm提供的垃圾收集器（GC） 。

目前有以下種類的垃圾收集器，其中虛線表示垃圾收集器可以進行組合使用：

常見的垃圾收集算法

標記清除(mark sweep) ：位置不連續(xù) 產生碎片 效率偏低（兩遍掃描） 拷貝算法 (copying) ：沒有碎片，浪費空間 標記壓縮(mark compact) ：沒有碎片，效率偏低（兩遍掃描，指針需要調整）

標記清除(mark sweep)

顧名思義，標記清除算法分為兩個階段標記（mark） 和清除（sweep） 。

標記: Collector從引用根結點開始遍歷,標記所有被引用的對象。一般是在對象的Header中記錄為可達對象。

清除: Collector對堆內存從頭到尾進行線性的遍歷,如果發(fā)現(xiàn)某個對象在其Header中沒有標記為可達對象,則將其回收。

對所有能找到根節(jié)點引用的內存空間進行標記，清除沒有找到根節(jié)點的內存空間，其大概實現(xiàn)過程如下：

缺點 :

• 1）STW（stop the word），回收時，應用掛起。
• 2）內存越大，效率越多，需要掃描的時間越長。
• 3）內存碎片化，會導致無法裝下新申請的對象，整體內存是足夠的，但并非連續(xù)的。

拷貝算法 (copying)

拷貝算法將內存空間劃分為兩個區(qū)間，在任意時間點，所有動態(tài)分配的對象都只能分配在其中一個區(qū)間（稱為活動區(qū)間），而另外一個區(qū)間（稱為空閑區(qū)間）則是空閑的。

當活動區(qū)間的內存占滿時，接下來GC線程會將活動區(qū)間內的存活對象，全部復制到空閑區(qū)間，且嚴格按照內存地址依次排列，與此同時，GC線程將更新存活對象的內存引用地址指向新的內存地址。

其大概過程如下圖所示：

缺點 浪費內存，并且存活對象越多的情況下，效率越低。

標記壓縮/標記整理(mark compact)

標記過程仍然和標記-清除一樣，但后續(xù)步驟不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動，然后直接清理端邊界以外的內存。

實現(xiàn)過程大概如下：

缺點 效率不高，除了要標記存活對象，還要整理存活對象的引用地址，效率低于復制算法。

總結 以上三種算法都是根據根可達性算法實現(xiàn)的。當開始GC時，三種算法都會造成STW（stop the world）。

JVM的內存模型如何實現(xiàn)垃圾回收？分代模型

文章前面介紹了簡單很多種垃圾收集器，不同的垃圾收集器有不同的分代模型：

• 1）除Epsilon、ZGC、Shenandoah之外的GC都是使用邏輯分代模型
• 2）G1是邏輯分代，物理不分代
• 3）除1）2）之外不僅邏輯分代，而且物理分代

分代模型：

上圖中的分代模型有些需要特別關注的點：

• 1）整個分代模型的組成：新生代 + 老年代 + 永久代（jdk1.7）/元空間（jdk1.8） 永久代、元空間：Class 永久代：必須指定大小限制 元空間：可以設置大小，也可以不設置，無上限（受限于物理內存） 字符串常量池： jdk1.7 - 永久代，jdk1.8 - 堆 MethodArea（方法區(qū)）邏輯概念：永久代、元數(shù)據
• 2）新生代： Eden + 2個suvivor區(qū) YGC回收之后，大多數(shù)的對象會被回收，活著的進入s0 再次YGC，活著的對象eden + s0 -> s1 再次YGC，活著的對象eden + s1 -> s0 年齡足夠 -> 老年代 （通常15，對象頭Mark Word 的age只有4bit，最大是15 、CMS 6） suvivor區(qū)裝不下 -> 老年代
• 3）老年代 老年代滿了FGC Full GC（STW）

GC Tuning 盡量減少FGC MinorGC = YGC MajorGC = FGC

到此這篇關于JVM GC 垃圾收集梳理總結的文章就介紹到這了,更多相關JVM GC 垃圾收集 內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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