JVM系列之二:GC算法与原理

GC的概念

    Garbage Collection 垃圾收集

    Java中,GC的对象是堆空间和永久区

 

GC算法

    引用计数法

        没有被Java采用

        引用计数器的实现很简单,对于一个对象A,只要有任何一个对象引用了A,则A的引用计数器就加1,当引用失效时,引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0,则对象A就不可能再被使用。

 

            引用计数法的问题

                – 引用和去引用伴随加法和减法,影响性能

                – 很难处理循环引用

 

 

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    标记清除

        标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是,在标记阶段,首先通过根节点,标记所有从根节点开始的可达对象。因此,未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后,在清除阶段,清除所有未被标记的对象。

 

 

    标记压缩

        标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合,如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样,标记-压缩算法也首先需要从根节点开始,对所有可达对象做一次标记。但之后,它并不简单的清理未标记的对象,而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后,清理边界外所有的空间。

 

    复制算法

        与标记-清除算法相比,复制算法是一种相对高效的回收方法

        不适用于存活对象较多的场合 如老年代

            将原有的内存空间分为两块,每次只使用其中一块,在垃圾回收时,将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中,之后,清除正在使用的内存块中的所有对象,交换两个内存的角色,完成垃圾回收。

 

 

        复制算法的最大问题是:空间浪费 整合标记清理思想。

        改善后的模型(JVM使用的模型):

 

 

    分代思想

         依据对象的存活周期进行分类,短命对象归为新生代,长命对象归为老年代。

         根据不同代的特点,选取合适的收集算法

            – 少量对象存活,适合复制算法

            – 大量对象存活,适合标记清理或者标记压缩

        所有的算法,需要能够识别一个垃圾对象,因此需要给出一个可触及性的定义

 

可触及性

    可触及的

        – 从根节点可以触及到这个对象

        – 根

             栈中引用的对象

             方法区中静态成员或者常量引用的对象(全局对象)

             JNI方法栈中引用对象

    可复活的

        – 一旦所有引用被释放,就是可复活状态

        – 因为在finalize()中可能复活该对象

    不可触及的

        – finalize()后,可能会进入不可触及状态

        – 不可触及的对象不可能复活

        – 可以回收

    示例

[java]  view plain  copy
  1. public class CanReliveObj {  
  2.   
  3. public static CanReliveObj obj;  
  4.   
  5. @Override  
  6.   
  7. protected void finalize() throws Throwable {  
  8.   
  9.     super.finalize();  
  10.   
  11.     System.out.println("CanReliveObj finalize called");  
  12.   
  13.     obj=this;  
  14.   
  15. }  
  16.   
  17. @Override  
  18.   
  19. public String toString(){  
  20.   
  21.     return "I am CanReliveObj";  
  22.   
  23. }  
  24.   
  25. public static void main(String[] args) throws  
  26.   
  27.  InterruptedException{  
  28.   
  29. obj=new CanReliveObj();  
  30.   
  31. obj=null;   //可复活  
  32.   
  33. System.gc();  
  34.   
  35. Thread.sleep(1000);  
  36.   
  37. if(obj==null){  
  38.   
  39. System.out.println("obj 是 null");  
  40.   
  41. }else{  
  42.   
  43. System.out.println("obj 可用");  
  44.   
  45. }  
  46.   
  47. System.out.println("第二次gc");  
  48.   
  49. obj=null;    //不可复活  
  50.   
  51. System.gc();  
  52.   
  53. Thread.sleep(1000);  
  54.   
  55. if(obj==null){  
  56.   
  57. System.out.println("obj 是 null");  
  58.   
  59. }else{  
  60.   
  61. System.out.println("obj 可用");  
  62.   
  63. }  
  64.   
  65. }  
  66.   
  67. }  


输出结果:

obj 可用

第二次gc

obj 是 null

每个对象的finalize()方法只会被执行一次。

总结

    经验:避免使用finalize(),操作不慎可能导致错误。

    优先级低,何时被调用, 不确定

           – 何时发生GC不确定

    可以使用try-catch-finally来替代finalize()的操作

 

Stop-The-World

    什么是Stop-The-World

            – Java中一种全局暂停的现象

            – 全局停顿,所有Java代码停止,native代码可以执行,但不能和JVM交互

            – 多半由于GC引起

                • Dump线程

                • 死锁检查

                • Dump

    GC时为什么会有全局停顿?

        – 类比在聚会时打扫房间,聚会时很乱,又有新的垃圾产生,房间永远打扫不干净,只有让大家停止活动了,才能将房间打扫干净。

    危害

        – 长时间服务停止,没有响应

        – 遇到HA系统,可能引起主备切换,严重危害生产环境。

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