JVM -- GC(Minor GC, Major FC, Full GC)

【需要说明:元数据区的大小限定于本地内存的大小,Eden、Survivor、Old区都是JVM管理下的堆中分配的内存区域】

GC是什么

GC(GarbageCollection)是垃圾回收机制,在java中开发人员无法使用指针来自由的管理内存,GC是JVM对内存(实际上就是对象)进行管理的方式。GC使得Java开发人员摆脱了繁琐的内存管理工作,让程序的开发更有效率。

GC的工作原理

对于程序员来说,分配对象使用new关键字;释放对象时,只要将对象所有引用赋值为null,让程序不能够再访问到这个对象,我们称该对象为"不可达的"或者"不被引用"。GC将负责回收所有"不可达"对象的内存空间。

1》新new的对象都放在Eden区

2》Eden区满或者快满的时候进行一次清理,不被引用的对象直接被干掉;还有引用的对象,但是年龄比较大的,挪到S0区

3》下次Eden区快满的时候,会进行上一步的操作,并且将Eden和S0区的年纪大的对象放到S1区【原理上随时保持S0和S1有一个是空的,用来存下一次的对象】

4》下下次,Eden区快满的时候,会进行上一步操作,并且将Eden和S1区的年纪大的对象放到S0区【此时S1区就是空的】

5》直到Eden区快满,S0或者S1也快满的时候,这时候就把这两个区的年纪大的对象放到Old区

6》依次循环,直到Old区也快满的时候,Eden区也快满的时候,会对整个这一块内存区域进行一次大清洗,腾出内存,为之后的对象创建,程序运行腾地方。

Minor GC、Major GC和Full GC

清理Eden区和 Survivor区叫Minor GC

MinorGC的过程:MinorGC采用复制算法。首先,把Eden和ServivorFrom区域中存活的对象复制到ServicorTo区域(如果有对象的年龄以及达到了老年的标准,则赋值到老年代区),同时把这些对象的年龄+1(如果ServicorTo不够位置了就放到老年区);然后,清空Eden和ServicorFrom中的对象;最后,ServicorTo和ServicorFrom互换,原ServicorTo成为下一次GC时的ServicorFrom区。

清理Old区叫Major GC

老年代的对象比较稳定,所以MajorGC不会频繁执行。在进行MajorGC前一般都先进行了一次MinorGC,使得有新生代的对象晋身入老年代,导致空间不够用时才触发。当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次MajorGC进行垃圾回收腾出空间。

MajorGC采用标记—清除算法:首先扫描一次所有老年代,标记出存活的对象,然后回收没有标记的对象。MajorGC的耗时比较长,因为要扫描再回收。MajorGC会产生内存碎片,为了减少内存损耗,我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。

当老年代也满了装不下的时候,就会抛出OOM(Out of Memory)异常。

清理整个堆空间—包括年轻代和老年代叫Full GC

许多 Major GC 是由 Minor GC 触发的,所以很多情况下将这两种 GC 分离是不太可能的。另一方面,许多现代垃圾收集机制会清理部分永久代空间,所以使用“cleaning”一词只是部分正确。

这使得我们不用去关心到底是叫 Major GC 还是 Full GC,大家应该关注当前的 GC 是否停止了所有应用程序的线程,还是能够并发的处理而不用停掉应用程序的线程


内存申请过程

  1. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域;
  2. 当Eden空间足够时,内存申请结束。否则到下一步;
  3. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象(minor collection),释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区;
  4. Survivor区被用来作为Eden及old的中间交换区域,当OLD区空间足够时,Survivor区的对象会被移到Old区,否则会被保留在Survivor区;
  5. 当old区空间不够时,JVM会在old区进行major collection;
  6. 完全垃圾收集后,若Survivor及old区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象,导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域,则出现"Out of memory错误";

对象衰老过程

  1. 新创建的对象的内存都分配自eden。Minor collection的过程就是将eden和在用survivor space中的活对象copy到空闲survivor space中。对象在young generation里经历了一定次数(可以通过参数配置)的minor collection后,就会被移到old generation中,称为tenuring。
  2. GC触发条件
    GC类型 触发条件 触发时发生了什么 注意 查看方式
    YGC eden空间不足

    清空Eden+from survivor中所有no ref的对象占用的内存
    将eden+from sur中所有存活的对象copy到to sur中
    一些对象将晋升到old中:
        to sur放不下的
        存活次数超过turning threshold中的
    重新计算tenuring threshold(serial parallel GC会触发此项)

    重新调整Eden 和from的大小(parallel GC会触发此项)

    全过程暂停应用
    是否为多线程处理由具体的GC决定
    jstat –gcutil 
    gc log
    FGC

    old空间不足
    perm空间不足
    显示调用System.GC, RMI等的定时触发
    YGC时的悲观策略
    dump live的内存信息时(jmap –dump:live)

    清空heap中no ref的对象
    permgen中已经被卸载的classloader中加载的class信息

    如配置了CollectGenOFirst,则先触发YGC(针对serial GC)
    如配置了ScavengeBeforeFullGC,则先触发YGC(针对serial GC)
     
    全过程暂停应用
    是否为多线程处理由具体的GC决定

    是否压缩需要看配置的具体GC
    jstat –gcutil 
    gc log

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