GVM 内存结构垃圾回收

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-02-20 13:48 453阅读 0赞

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###  Java堆(所有线程共享的一块内存区域) ###

1、在虚拟机启动时创建。存放对象实例。

2、GC堆，垃圾收集器管理的主要区域。

3、通过 -Xmx 和 -Xms 控制，无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

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内部分：新生代（1/3 的堆空间大小）、老年代（2/3 的堆空间大小）

新生代又分：Eden 和 两个 Survivor 区（2个Survivor分别叫from和to区 ）

Edem : from : to = 8 : 1 : 1(大小比例)

回收流程：eden -->  回收后存活的 进入from ——> from满以后 ——> 拷贝仍在使用的放入to（新过来的数据也放入to）,清空from区（一次年龄增加） ——> 数据年龄到一定上限时，存入老年代

（from 和 to 区是相互的，如果to在存数据时，两个身份交换）

Minor GC：（Eden代满触发）回收年轻代。

Full GC：（老代满或永久代满触发）同时回收年轻代、年老代。

(注：Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区)

### Java虚拟机栈（Java方法执行的内存模型） ###

1、存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

2、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则抛出StackOverflowError异常。

3、无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

### 本地方法栈（操作类似虚拟机栈） ###

为虚拟机使用到的native方法服务。

**运行时常量池:(方法区的一部分,**存放编译期生成的各种字面量和符号引用**)**

### 方法区（各个线程共享的内存区域） ###

已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量

### 直接内存 ###

### 程序计数器(当前线程所执行的字节码的行号指示器。) ###

记录当前线程执行的位置，然后重新获取到cpu时间后，能接着上次任务执行。

## **执行引擎** ##

负责执行虚拟机的字节码

## **垃圾收集系统** ##

**1、**执行是自动的，调用System.gc 方法来"建议"执行垃圾收集器，但不一定会马上执行。回收类时会先调用类的finalize()

public class Test {
    	public static void main(String[] args) {
    		Test test = new Test();
    		test = null;
    		System.gc(); // 手动回收垃圾
    	}
    
    	@Override
    	protected void finalize() throws Throwable {
    		// gc回收垃圾之前调用
    		System.out.println("垃圾回收机制...");
    	}
    }

## **判断对象是否存活** ##

**引用计数法**（一般都没使用这种方法）

1、每当有一个地方引用它时，计数器值加１。

2、任何时刻计数器值为０的对象就是不可能再被使用的。

3、很难解决对象之间相互循环引用的问题。

**根搜索算法**

1、通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链（即GC Roots到对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。

**GC Roots 对象**

*  虚拟机栈（栈帧中的局部变量区，也叫做局部变量表）中引用的对象。
 *  方法区中的类静态属性引用的对象。
 *  方法区中常量引用的对象。
 *  本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象。

（就是一个对象，他的引用原始类是**GC Roots，则不清除，设置为null则清除了当前引用**）

## **垃圾回收机制策略** ##

**标记清除算法**

1、找到所有可访问的对象，把未被标记的对象回收。

2、应用在老年代，因为老年代的对象生命周期比较长。

3、优点：可以解决循环引用的问题、必要时才回收(内存不足时)。

4、缺点：回收时，应用需要挂起、标记和清除的效率不高、会造成内存碎片（删除中间数据，留下来的空间小。不能存放大一点的数据）

**复制算法**

1、把存活的对象复制到另一个区域，然后清除原来区域。

2、使用在新生代中。这些生命周期短。

3、流程：（发生young gc,下面两个都会执行一次）

*  当前from区将存储权限交给to区（from和to身份交换），拷贝老from存活的对象到老to里面（清空老from）。
 *  Eden区满的时候 ——> 拷贝存货对象到 From 区（清空Eden区）

4、注意: 万一存活对象数量比较多，那么To域的内存可能不够存放，这个时候会借助老年代的空间。

5、优点：存活对象不多的情况下，性能高。能解决内存碎片和循环引用的问题。

6、缺点：如果存活对象的数量比较大，性能差。会造成一部分的内存浪费。

**标记压缩算法**

1、方式：

任意顺序 : 即不考虑原先对象的排列顺序，也不考虑对象之间的引用关系，随意移动对象；

线性顺序 : 考虑对象的引用关系，例如a对象引用了b对象，则尽可能将a和b移动到一块；

滑动顺序 : 按照对象原来在堆中的顺序滑动到堆的一端。

2、优点：在标记清除算法之上解决内存碎片化问题。

3、缺点：由于移动了可用对象，需要去更新引用。

**分代算法**

1、新生代使用：复制算法。

2、老年代使用：标记－清除-压缩算法。

### JVM参数 ###

1.  \-XX:+PrintGC      每次触发GC的时候打印相关日志
2.  \-XX:+UseSerialGC      串行回收
3.  \-XX:+PrintGCDetails  更详细的GC日志
4.  \-Xms               堆初始值
5.  \-Xmx               堆最大可用值
6.  \-Xmn               新生代堆最大可用值
7.  \-XX:SurvivorRatio  用来设置新生代中eden空间和from/to空间的比例.
8.  \-XX:NewRatio       配置新生代与老年代占比 1:2
9.  \-XX:MaxTenuringThreshold（进入老年代需要的年龄，默认15）
10. \-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/export/home/tomcat/logs/（当出现OutOfMemoryError 时，把该内存日志打印到指定Path路径内）

总结:在实际工作中，我们可以直接将初始的堆大小与最大堆大小相等，

这样的好处是可以减少程序运行时垃圾回收次数，从而提高效率。

使用示例:-Xms20m -Xmx20m -Xmn1m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
    说明：堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m，新生代最大值可用1m，eden空间和from/to空间的比例为2/1

使用示例: -Xms20m -Xmx20m -XX:SurvivorRatio=2 -XX:+PrintGCDetails -XX:+UseSerialGC
    -XX:NewRatio=2
    说明：堆内存初始化值20m,堆内存最大值20m，新生代最大值可用1m，eden空间和from/to空间的比例为2/1
    新生代和老年代的占比为1/2

# **垃圾收集器** #

**serial收集器（**\-XX:+UseSerialGC，小型应用**）**

1、串行收集器，使用一个线程去回收。

2、新生代、老年代使用串行回收；新生代复制算法、老年代标记-压缩。

3、垃圾收集的过程中会Stop The World（服务暂停）

4、CPU利用率最高，停顿时间即用户等待时间比较长。

**ParNew收集器（**\-XX:+UseParNewGC，-XX:ParallelGCThreads=8**）**

1、Serial收集器的多线程版本

2、新生代并行，老年代串行；新生代复制算法、老年代标记-压缩

**parallel 收集器（** XX:+USeParNewGC**）**

1、类似ParNew收集器，更关注系统的吞吐量。

2、自适应调节策略，虚拟机会根据当前系统的运行情况收集性能监控信息，动态调节参数。

3、控制GC的时间不大于多少毫秒或者比例。

4、采用多线程来通过扫描并压缩堆。

5、特点：停顿时间短，回收效率高，对吞吐量要求高。

6、适用场景：大型应用，科学计算，大规模数据采集等。

**cms收集器(**\-XX:+UseConcMarkSweepGC**)**

1、以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。(希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验)

2、流程：

（1）初始标记:(短暂，暂停所有应用程序线程)

（2）并发标记

（3）并发预处理

（4）重新标记：(短暂，暂停所有应用程序线程)，标记并发标记阶段遗漏的对象（在并发标记阶段结束后对象状态的更新导致）

（5）并发清除

（6）并发重置

3、优点：响应时间优先，减少垃圾收集停顿时间

4、缺点：产生大量空间碎片、并发阶段会降低吞吐量

**g1收集器（** -XX:+UseG1GC**）**

1、堆被划分成 许多个连续的区域(region)。

2、吸收了CMS收集器特点。

3、特点：

*    支持多CPU和垃圾回收线程
 *    在主线程暂停的情况下，使用并行收集（并行是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。 ）
 *    在主线程运行的情况下，使用并发收集（并发是指一个处理器同时处理多个任务。）

4、优点：支持很大的堆，高吞吐量

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