JVM——垃圾收集算法及垃圾回收器

一、垃圾回收算法

1、标记—清除算法

1)工作流程

算法分为“标记”和“清除”阶段:首先标记出所有需要回收的对象(标记阶段),在标记完成后统一回收所有被标记的对象(回收阶段)。

2)缺点

a. 效率问题:标记和清除这两个过程的效率都不高。

b. 空间问题:会产生大量的不连续碎片。


2、复制算法(新生代垃圾回收算法)

1)工作流程

    将内存划分为大小相等的两块,每块只使用其中的一块,另外一块作为保留区域,当进行垃圾回收时,将使用区域的存活对象一次性进行赋值到保留区域,而后一次性清空使用区域。

2)使用场景

     新生代垃圾回收,新生代对象具有朝生夕灭的特性(新生代对象存活率低)。

3)优点:实现简单,运行效率高,无空间碎片问题。

4)JVM采用的复制算法:

   将内存划分(新生代内存)为一块较大的Eden区域和两块大小相等、空间较小的Survivor区域(EdenSurvivor = 8:1)。

   每次使用Eden和其中的一块Survivor区域(第一块Survivor区域为from区域,另外一块为to区域)。

   在进行垃圾回收时(Eden区域快满时,系统自动触发垃圾回收)

A. 第一次进行GC时,将Eden区中的对象移动到from区域。

B. 第二次再进行GC时,将Eden区和from区中存活的对象移动到to区域,然后一次性清除掉Edenfrom区,以此循环。

C. 对象在from区域和to区域来回移动15次(默认),将对象移动到老年代。

D. 特殊情况:当Survivor区域放不下存活对象时,会从老年代进行分配担保。


3、标记整理算法(老年代回收算法)

复制算法在对象存活率比较高的情况下,会有大量对象复制操作,效率很低,因此,老年代不采用复制算法。

1)工作流程:

       标记阶段和标记清除阶段的标记类似,标记出无用对象。

       整理阶段:将存活对象向一端移动,而后一次性将存活对象边界以外的空间清除掉。

4、分代回收算法

   Java采用分代回收算法,即新生代采用复制算法,而老年代采用标记整理算法。

   将内存划分为新生代(对象存活率低)和老年代(对象存活率高)。


面试考点:请问了解Minor GCMajor GC吗?

Minor GC:新生代GC,指的是新生代垃圾回收,在新生代中,对象大多数朝生夕灭,因此采用复制算法,Major GC发生频繁,效率较高,

Major GC (老年代GC/Full GC):指的是发生在老年代的垃圾回收,发生Full GC通常会至少发生一次Minor GC,但并非绝对,Full GC 速度比Minor G从速度慢10倍以上,发生频率较低。

二、垃圾回收器

并行:指的是多条垃圾回收线程并行工作,而用户线程等待。

并发:用户线程与垃圾回收线程同时执行(不一定并行,可能交替执行),用户线程继续执行,垃圾回收线程运行在另外的内核中。

吞吐量:CPU运行用户代码时间/CPU总时间

        CPU总时间即用户代码时间+垃圾回收时间

新生代垃圾回收器:SerialParNewParallel scavenge

老年代垃圾回收器:SeralOldParallelOldCMS

全区域垃圾回收器:G1

1、Serial收集器(新生代垃圾回收,串行收集器)

(1)特性:Serial是一个单线程收集器,在Serial进行垃圾收集时,必须暂停其他所有的工作线程,直到Serial收集器手机结束(STW)。

(2)应用场景:Serial收集器是JVM运行在Client模式下默认的新生代收集器。

(3)优点:简单而高效,对于单核CPUSerial收集器由于没有线程交互开销,可以获得最高的单线程收集效率。

2、ParNew收集器(新生代收集器,并行GC

(1)特性:ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本。

(2)应用场景:PerNew是许多运行在Serial模式下的JVM首选新生代收集器。

(3)优点:随着可使用CPU数量的增加,对于GC时系统资源的利用有较大帮助。

3、Parallel Scavenge 收集器(吞吐量有限收集器,新生代收集器,并行GC

(1)特性:吞吐量

   两个参数控制吞吐量:

   a. .-xx:MaxGCPauseMillis:控制最大垃圾收集器停顿时间。

   b. .-xx:GCRatio:直接设置吞吐量大小

(2)应用场景:高吞吐量场景,适合需要与用户交互的程序(B/S架构),良好的响应速度提升用户体验。

(3)优点:与ParNew收集器比较:高吞吐量。

      GC自调节策略(-xx+UseAdaptiveSizePolicy

4、Serial Old收集器(老年代收集器,并行GC

(1)特性:Serial OldSerial老年代版本,单线程收集器,实用标记整理算法。

(2)应用场景:

     1)Client模式下:Serial Old主要也在于给Client模式下的虚拟机使用。

     2)Server模式下:作为CMS收集器的后备预案,当CMS发生并发失败问题时使用。

5、Parallel Old收集器(老年代收集器,并行GC

(1)特性:Parallel OldParallel Scavenge老年代版本。

(2)应用场景:注重吞吐量以及CPU资源敏感场合。

6、CMS(老年代垃圾收集器,并行GC):采用标记清除算法

(1)特性:CMS收集器是以获得最短系统停顿时间为目标的垃圾回收器。

(2)应用场景:B/S系统:服务端。B/S系统重视服务器的响应速度,希望系统停顿时间尽可能短,CMS收集器非常符合此类应用需求。

(3)优点:并发收集,低停顿。

(4)缺点:对CPU资源敏感,产生大量空间碎片。

7、G1(全区域垃圾回收器)

应用场景:应用于低停顿场景。


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