《深入理解JVM》10-垃圾回收

David_lou發表於2020-10-15
JVM

本系列的第七篇寫過一次垃圾回收，今天看起來優點髒亂差，貽笑大方。這節課是對鄭雨迪老師的課程總結，希望對大家有點幫助。

在第五節的時候我們已經總結過JVM的記憶體設計了

就是上面這張圖，相比大家對這個圖已經熟記於心了，我們知道新生成的物件都會被分配到堆這塊區域，但是隨著系統的不斷執行，堆內的物件越來越多，這個時候就要清理一下，回收無用的物件的記憶體空間，分配給新建立的物件。這就是垃圾回收機制，Java語言能夠如此的風靡有很大一部分原因是JVM自帶了優秀的垃圾回收器，讓開發人員不用關注記憶體空間分配的問題。

死亡物件辨別方法

  1. 引用計數器演算法
  2. 可達性分析演算法

最開始的時候，JVM為每個物件提供一個引用計數器，計算指向該物件的引用次數，如果此計數器不為0，表明有使用該物件的其他物件，那麼該物件就是存活的。缺點：記憶體負荷，迴圈依賴，如下圖

為了破解迴圈依賴的問題，jvm優化了演算法，採用可達性分析演算法判斷物件的存活。演算法思想：

  1. 找到虛擬機器內一組正在被使用的物件，成為GC root
  2. 從GC root 開始遍歷引用路徑，只要能隨著引用路徑到達的物件，就說明物件存活。

如何確定GC root

  1. 當前java方法棧棧幀的區域性變數
  2. 被載入到方法區的類的靜態變數
  3. JNI handles
  4. 已啟動未終止的執行緒

缺點，在併發的情況下，可能會誤遍歷不能再到達的物件，比如A執行緒剛執行完，引用的X物件不會被使用了，但是掃描已經標記該物件為可達的。為了確保正確性，JVM引入了Stop The world 和安全點的概念

Stop the world

stop the world 顧名思義，就是要暫停JVM中所有非垃圾回收的工作，直到垃圾回收完成，這個stop the world 會引起服務暫停，也叫GC pause。記憶體分配執行緒發現記憶體不夠用時，會申請JVM進行垃圾回收，提出stop the world請求，虛擬機器會等所有的執行緒進入“安全點”，才允許stop the world進入執行緒獨佔工作。

安全點

安全點不是真正的點，也不是讓執行緒暫停，而是進入一種穩定的狀態，讓GC root不再變動，即JVM的java虛擬機器棧幀不再變動，JNI handles不再變動，只要java方法棧的棧幀不再變動，執行緒還是可以呼叫當前棧幀中的程式碼，即不出現java方法棧入棧出棧操作。執行緒有幾種狀態：

  1. 解釋執行器執行狀態，逐條解釋執行，可以每條指令檢查安全點
  2. 即時編譯器執行狀態，只有在方法回邊的時候檢查安全點
  3. 阻塞狀態：因為java執行緒呼叫在JVM管制範圍內，所以安全

垃圾回收的三種方式

清除：把死亡的物件刪除

壓縮：把死亡的物件刪除，並且移動存活的物件到記憶體一側

複製：把記憶體分為兩部分，每次只用一份，記憶體不夠時，把使用部分的或物件複製到另外一部分記憶體，並清理回收當前記憶體空間

分代思想

物件存活的時間：

根據統計，jvm中的物件按照2-8定律，80%的物件存活的時間極短，只有20%的物件存活的時間很長，所以，80%的物件需要頻繁GC，另外的20%不要，那麼把這兩部分物件分開GC可以獲得更好的GC效果，這就是分代思想。

年輕代：新建立的物件，存放在年輕代

老年代：經歷過預設15次年輕代GC的物件，存放在老年代

年輕代的GC使用的複製方法，把年輕代分為3部分，Eden/Survivor/Survivor三個部分，空間大小8:1:1。

存活的物件被複制到Survivor1區，GC完之後，Survivor1的物件複製到2中，回收Eden和Survivor1，下次GC繼續這麼操作。Survivor區的物件經歷過15次這樣的GC之後，會被移動到老年代。

老年代如果引用了年輕代的物件，在Minor GC的時候，豈不是要遍歷所有的老年代，這不意味著要全堆掃描，為了省略遍歷老年代的時間，引入卡表的概念

卡表：

把對記憶體分為大小相同的區域，每個區域新建一塊卡片，儲存物件引用資訊，那麼就意味著要在所有的寫操作寫入該卡片，JVM引入寫入 屏障 write barrier，這個屏障寫卡片資訊，非常的快。

新生代的垃圾回收器

  1. Serial :單執行緒的標記-複製
  2. Paralle Scavenge：跟Parallel差不多，但是更注重吞吐量。不能與CMS共同使用
  3. Parallel New 多執行緒的標記-複製

老年代垃圾回收器

  1. Serial Old：單線的標記壓縮
  2. Parallel Old：多執行緒的標記壓縮
  3. CMS：標記刪除，隨著G1的發展，CMS在java9之後廢棄

G1回收器

已經打亂了分代的思想，把堆記憶體劃分為多個記憶體區域，每個區域維護一個記憶體分配情況表，當記憶體不夠時，有限回收記憶體中垃圾佔比較大的空間。所以叫Garbage First

 

 

 

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