垃圾回收判断、垃圾回收算法、GC收集器

JAVA虚拟机

回收算法和分区

有复制算法，标记整理，标记清除和分代收集算法
为了提高效率
对堆进行分区，不同分区采用不同的回收算法，其实就是分代收集算法
为了减少回收频率，堆被划分为新生代，老年代和永久代
又可细分为（新生代）eden,survior from,to；老年代 Tenured；永久代Perm
其中比例默认为8：1：1
基于回收次数的不同，新生代采用复制算法，老年代采用标记整理算法。
1. 标记-清除（Mark-Sweep）
第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。它需要暂停整个应用，也会产生内存碎片。
2. 复制（Copying）
把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用对象复制到另外一个区域中。每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去后会进行内存整理，不过出现“碎片”问题。缺点也是很明显的，就是需要两倍内存空间。
3. 标记-整理（Mark-Compact）
此算法结合了 “标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，把清除未标记对象并且把存活对象 “压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

垃圾回收判定：

• Java虚拟机要如何判断什么对象需要回收
  不是用引用计数法，而是使用可达性分析算法，脱离GC Roots的且在finalize函数中未被挽回的对象会被回收，
• GC Roots对象可以是
  
  • 虚拟机栈（栈中的本地变量表）中引用的对象；
  • 方法区中类静态属性或常量引用的对象；
  • 本地方法栈中本地方法引用的对象。
• Hotspot的优化：
  在Hotspot中，需要减少GC停顿，如果要逐个检查引用会花费不少时间
  所以采用OopMap数据结构直接得知哪些地方存放对象引用，扫描时直接得知信息
  不是所有地方都能停下来GC，需要有安全点，对长时间执行特征的程序作为安全点，线程采用主动式中断方式访问GC标识。安全区域的对象也可以回收(可能因为没有分配CPU而需要标记)

GC类型

• 1.新生代 GC（Minor GC）：指发生在新生代的垃圾收集动作，因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快。一般用的是复制算法

• 2.老年代 GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的 GC，出现了 Full GC，经常
  会伴随至少一次的 Minor GC（但非绝对的，在 ParallelScavenge 收集器的收集策略里
  就有直接进行 Major GC 的策略选择过程） 。Full GC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10倍以上。一般用的是标记整理和标记清除算法

• 有如下原因可能导致Full GC：
  
  • 1.Tenured被写满
  • 2.Perm域被写满
  • 3.System.gc()被显示调用
  • 4.上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

垃圾收集器有哪些

• 1.Serial(串行GC)收集器
  Serial收集器是一个新生代收集器，单线程执行，使用复制算法。它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程(用户线程)。是Jvm client模式下默认的新生代收集器。
• 2.ParNew(并行GC)收集器
  ParNew收集器其实就是serial收集器的多线程版本

• 3.Parallel Scavenge(并行回收GC)收集器
  Parallel Scavenge收集器也是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行多线程收集器
  CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而parallel Scavenge收集器的目标则是达到一个可控制的吞吐量。吞吐量= 程序运行时间/(程序运行时间 + 垃圾收集时间)，虚拟机总共运行了100分钟。其中垃圾收集花掉1分钟，那吞吐量就是99%。（代价：短时间内提高GC次数）

• 4.Serial Old(串行GC)收集器
  Serial Old是Serial收集器的老年代版本，它同样使用一个单线程执行收集，使用“标记-整理”算法。

• 5.Parallel Old(并行GC)收集器
  Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法。
• 6.CMS(并发GC)收集器
  
  • CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。CMS收集器是基于“标记-清除”算法实现的
  • 整个收集过程大致分为4个步骤：
    ①.初始标记(CMS initial mark) STOP THE WORLD 很快
    ②.并发标记(CMS concurrenr mark) GC root Tracing
    ③.重新标记(CMS remark) STOP THE WORLD 时间稍长
    ④.并发清除(CMS concurrent sweep)
  • CMS收集器的优点：并发收集、低停顿，但是CMS还远远达不到完美
  • 缺点：1.CMS收集器对CPU资源非常敏感，抢占CPU资源。在并发阶段，虽然不会导致用户线程停顿，但是会占用CPU资源而导致引用程序变慢，使得总吞吐量下降。
    2.使用“标记-清除”算法收集后，会产生大量碎片，当找不到足够大的连续空间分配对象，不得不提前触发Full GC。(-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可用于顶不住将FullGC时开启碎片整理)
    3.无法处理浮动垃圾而导致FullGC，浮动垃圾就是CMS并发清除时，其他线程产生的新垃圾。它无法被CMS当次收集，只能下次才进行GC。
• 7.G1收集器
  
  • G1收集器从整体来看是基于“标记-整理算法”实现，从局部（两个区域）上来看是基于“复制”算法实现。
  • 整个收集过程大致分为4个步骤：
    ①.初始标记
    ②.并发标记
    ③.最终标记
    ④.筛选回收
  • 收集的范围是整个JAVA堆，它将整个JAVA堆划分为多个大小相等的区域
  • 特点：
    
    • 并发与并行
    • 分代收集
    • 空间整合：不会产生内存碎片
    • 可预测停顿：通过建立可预测的停顿时间模型，指定一个长度为M毫秒的时间片段，是消耗在GC的时间上不超过N毫秒

常用策略

对象优先分配在Eden。大对象进入老年代。长期存活的对象进入老年代，动态对象年龄判定，空间份额担保