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JVM有哪些垃圾回收器

今天我们来讲讲jvm最重要的堆内存是如何使用垃圾回收器进行垃圾回收,并且如何使用命令去配置使用这些垃圾回收器。

堆内存详解

jvm.jpg

上面这个图大家应该已经很明白了吧。大家就可以理解成一个房子被分成了几个房间,每个房间的作用不同而已,有的是婴儿住的,有的是父母住的,有的是爷爷奶奶住的

  • 堆内存被划分为两块,一块的年轻代,另一块是老年代。

  • 年轻代又分为Eden和survivor。他俩空间大小比例默认为8:2,

  • 幸存区又分为s0和s1。这两个空间大小是一模一样的,就是一对双胞胎,他俩是1:1的比例

堆内存垃圾回收过程

第一步

新生成的对象首先放到Eden区,当Eden区满了会触发Minor GC。

第二步

第一步GC活下来的对象,会被移动到survivor区中的S0区,S0区满了之后会触发Minor GC,S0区存活下来的对象会被移动到S1区,S0区空闲。

S1满了之后在GC,存活下来的再次移动到S0区,S1区空闲,这样反反复复GC,每GC一次,对象的年龄就涨一岁,达到某个值后(15),就会进入老年代。

第三步

在发生一次Minor GC后(前提条件),老年代可能会出现Major GC,这个视垃圾回收器而定。

Full GC触发条件

手动调用System.gc,会不断的执行Full GC

老年代空间不足/满了

方法区空间不足/满了

注意

们需要记住一个单词:stop-the-world。它会在任何一种GC算法中发生。stop-the-world 意味着JVM因为需要执行GC而停止应用程序的执行。

当stop-the-world 发生时,除GC所需的线程外,所有的线程都进入等待状态,直到GC任务完成。GC优化很多时候就是减少stop-the-world 的发生。

回收哪些区域的对象

需要注意的是,JVM GC只回收堆内存和方法区内的对象。而栈内存的数据,在超出作用域后会被JVM自动释放掉,所以其不在JVM GC的管理范围内。

jvm.jpg

TLAB 内存

TLAB全称是Thread Local Allocation Buffer即线程本地分配缓存,从名字上看是一个线程专用的内存分配区域,是为了加速对象分配而生的。

每一个线程都会产生一个TLAB,该线程独享的工作区域,java虚拟机使用这种TLAB区来避免多线程冲突问题,提高了对象分配的效率。

TLAB空间一般不会太大,当大对象无法在TLAB分配时,则会直接分配到堆上。


jvm.jpg


新生代可配置的回收器:Serial、ParNew、Parallel Scavenge

老年代配置的回收器:CMS、Serial Old、Parallel Old

新生代和老年代区域的回收器之间进行连线,说明他们之间可以搭配使用。

新生代垃圾回收器

Serial 垃圾回收器

Serial收集器是最基本的、发展历史最悠久的收集器。俗称为:串行回收器,采用复制算法进行垃圾回收

特点

串行回收器是指使用单线程进行垃圾回收的回收器。每次回收时,串行回收器只有一个工作线程。

对于并行能力较弱的单CPU计算机来说,串行回收器的专注性和独占性往往有更好的性能表现。

它存在Stop The World问题,及垃圾回收时,要停止程序的运行。

使用-XX:+UseSerialGC参数可以设置新生代使用这个串行回收器

ParNew 垃圾回收器

ParNew其实就是Serial的多线程版本,除了使用多线程之外,其余参数和Serial一模一样。俗称:并行垃圾回收器,采用复制算法进行垃圾回收

特点

ParNew默认开启的线程数与CPU数量相同,在CPU核数很多的机器上,可以通过参数-XX:ParallelGCThreads来设置线程数。

它是目前新生代首选的垃圾回收器,因为除了ParNew之外,它是唯一一个能与老年代CMS配合工作的。

它同样存在Stop The World问题

使用-XX:+UseParNewGC参数可以设置新生代使用这个并行回收器

ParallelGC 回收器

ParallelGC使用复制算法回收垃圾,也是多线程的。

特点

就是非常关注系统的吞吐量,吞吐量=代码运行时间/(代码运行时间+垃圾收集时间)

-XX:MaxGCPauseMillis:设置最大垃圾收集停顿时间,可用把虚拟机在GC停顿的时间控制在MaxGCPauseMillis范围内,如果希望减少GC停顿时间可以将MaxGCPauseMillis设置的很小,但是会导致GC频繁,从而增加了GC的总时间,降低了吞吐量。所以需要根据实际情况设置该值。

-Xx:GCTimeRatio:设置吞吐量大小,它是一个0到100之间的整数,默认情况下他的取值是99,那么系统将花费不超过1/(1+n)的时间用于垃圾回收,也就是1/(1+99)=1%的时间。

另外还可以指定-XX:+UseAdaptiveSizePolicy打开自适应模式,在这种模式下,新生代的大小、eden、from/to的比例,以及晋升老年代的对象年龄参数会被自动调整,以达到在堆大小、吞吐量和停顿时间之间的平衡点。

使用-XX:+UseParallelGC参数可以设置新生代使用这个并行回收器

老年代垃圾回收器

SerialOld 垃圾回收器

SerialOld是Serial回收器的老年代回收器版本,它同样是一个单线程回收器。

用途

一个是在JDK1.5及之前的版本中与Parallel Scavenge收集器搭配使用,

另一个就是作为CMS收集器的后备预案,如果CMS出现Concurrent Mode Failure,则SerialOld将作为后备收集器。

使用算法:标记 - 整理算法

ParallelOldGC 回收器

老年代ParallelOldGC回收器也是一种多线程的回收器,和新生代的ParallelGC回收器一样,也是一种关注吞吐量的回收器,他使用了标记压缩算法进行实现。

-XX:+UseParallelOldGc进行设置老年代使用该回收器

-XX:+ParallelGCThreads也可以设置垃圾收集时的线程数量。

CMS 回收器

CMS全称为:Concurrent Mark Sweep意为并发标记清除,他使用的是标记清除法。主要关注系统停顿时间。

使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行设置老年代使用该回收器。

使用-XX:ConcGCThreads设置并发线程数量。

特点

CMS并不是独占的回收器,也就说CMS回收的过程中,应用程序仍然在不停的工作,又会有新的垃圾不断的产生,所以在使用CMS的过程中应该确保应用程序的内存足够可用。

CMS不会等到应用程序饱和的时候才去回收垃圾,而是在某一阀值的时候开始回收,回收阀值可用指定的参数进行配置:-XX:CMSInitiatingoccupancyFraction来指定,默认为68,也就是说当老年代的空间使用率达到68%的时候,会执行CMS回收。

如果内存使用率增长的很快,在CMS执行的过程中,已经出现了内存不足的情况,此时CMS回收就会失败,虚拟机将启动老年代串行回收器;SerialOldGC进行垃圾回收,这会导致应用程序中断,直到垃圾回收完成后才会正常工作。

这个过程GC的停顿时间可能较长,所以-XX:CMSInitiatingoccupancyFraction的设置要根据实际的情况。

标记清除法有个缺点就是存在内存碎片的问题,那么CMS有个参数设置-XX:+UseCMSCompactAtFullCollecion可以使CMS回收完成之后进行一次碎片整理。

-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction参数可以设置进行多少次CMS回收之后,对内存进行一次压缩。

G1 回收器

可以详细搜索G1回收器,了解更多。

新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些?有什么区别?

新生代回收器:Serial、ParNew、Parallel Scavenge

老年代回收器:Serial Old、Parallel Old、CMS

整堆回收器:G1

新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法,复制算法的优点是效率高,缺点是内存利用率低;老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

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