Java垃圾收集器与内存分配策略

1、引用

如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一个引用。

强引用:在程序代码中普遍存在的,比如new出来的对象,只要强引用存在,GC就不会回收掉被引用的对象 ;
软引用:一些还有用但并非必需的对象,在系统将要发生内存溢出异常之前,将会对这些对象列进回收范围之中进行二次回收,如果二次回收后没有足够的内存空间,则会内存溢出;
弱引用:非必须对象,只能生存到下一次垃圾收集发生之前,当垃圾收集器工作时,无论当前内存是否足够,都会被回收
弱引用:一个对象是否有虚引用的存在,完全不会对其生存时间构成影响,也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

2、回收方法区

永久代的垃圾收集主要回收两部分内容:废弃常量和无用的类。

无用的类:
该类所有的实例都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
加载该类的ClassLoader已经被回收。
该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

2、理解GC日志

33.125:[GC[DefNew:3324K->152K(3712K),0.0025925 secs]3324K->152K(11904K),0.0031680 secs]
1  0  0.6  6  7:[Full  GC[Tenured:0 K->210K(10240K),0.0149142 secs]4603K->210K(19456K),[Perm:2999K-> 2999K(21248K)],0.0150007 secs][Times:user=0.01 sys=0.00,real=0.02 secs]

最前面的数字“33.125:”和“100.667:”代表了GC发生的时间,这个数字的含义是从Java
虚拟机启动以来经过的秒数。
GC日志开头的“[GC”和“[Full GC”说明了这次垃圾收集的停顿类型,而不是用来区分新
生代GC还是老年代GC的。如果有“Full”,说明这次GC是发生了Stop-The-World的,例如下面
这段新生代收集器ParNew的日志也会出现“[Full GC”(这一般是因为出现了分配担保失败之
类的问题,所以才导致STW)。如果是调用System.gc()方法所触发的收集,那么在这里将
显示“[Full GC(System)”。

[Full GC 283.736:[ParNew:261599K->261599K(261952K),0.0000288 secs]

接下来的“[DefNew”、“[Tenured”、“[Perm”表示GC发生的区域,这里显示的区域名称与
使用的GC收集器是密切相关的,例如上面样例所使用的Serial收集器中的新生代名为“Default New Generation”,所以显示的是“[DefNew”。如果是ParNew收集器,新生代名称就会变为“[ParNew”,意为“Parallel New Generation”。如果采用Parallel Scavenge收集器,那它配套的新生代称为“PSYoungGen”,老年代和永久代同理,名称也是由收集器决定的。
后面方括号内部的“3324K->152K(3712K)”含义是“GC前该内存区域已使用容量->
GC后该内存区域已使用容量(该内存区域总容量)”。而在方括号之外的“3324K->
152K(11904K)”表示“GC前Java堆已使用容量->GC后Java堆已使用容量(Java堆总容量)”。
再往后,“0.0025925 secs”表示该内存区域GC所占用的时间,单位是秒。有的收集器会
给出更具体的时间数据,如“[Times:user=0.01 sys=0.00,real=0.02 secs]”,这里面的user、sys和real与Linux的time命令所输出的时间含义一致,分别代表用户态消耗的CPU时间、内核态消耗的CPU事件和操作从开始到结束所经过的墙钟时间(Wall Clock Time)。CPU时间与墙钟时间的区别是,墙钟时间包括各种非运算的等待耗时,例如等待磁盘I/O、等待线程阻塞,而CPU时间不包括这些耗时,但当系统有多CPU或者多核的话,多线程操作会叠加这些CPU时间,所以读者看到user或sys时间超过real时间是完全正常的。

3、内存分配与回收策略

  • 多数情况下,对象在新生代(Eden区)中分配,当Eden区没有足够的空间分配时,虚拟机将发起一次Minor GC。
  • 大对象(需要大量连续内存空间的Java对象)直接进入老年代,避免在Eden区及两个Survivor区之间发生大量的内存复制。
  • 长期存货的对象进入老年代:在Eden中出生并经过第一次Minor GC后仍然存活,并能被Survivor容纳的话,会被移动到Survivor空间,对象年龄设置为1,对象在Survivor中没经过一次Minor GC还存在,年龄加1,到达一定年龄(默认15,-XX:MaxTenuringThreshold=?设置)后就会晋升到老年代中。
  • 动态对象年龄判定:为了更好的适应不同程序的内存状况,虚拟机并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuingThreshold才能晋升老年代,如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代。
  • 空间分配担保:在发生Minor GC之前,虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间,如果这个条件成立,那么Minor GC可以确保是安全的。如果不成立,则虚拟机会查看HandlePromotionFailure设置值是否允许担保失败。如果允许,那么会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小,如果大于,将尝试着进行一次Minor GC,尽管这次Minor GC是有风险的;如果小于,或者HandlePromotionFailure设置不允许冒险,那这时也要改为进行一次Full GC。
新生代GC(Minor GC):发生在新生代的垃圾收集动作,频率频繁,回收速度也快。
老年代GC(Major GC/Full GC):发生在老年代的GC,速度比新生代GC慢10倍以上。

1、堆设置:
                  -Xms:初始堆大小
                  -Xmx:最大堆大小
                  -XX:NewSize=n:设置年轻代大小(**更大的年轻代必然导致更小的年老代,大的年轻代会延长普通GC的周期,但会增加每次GC的时间;小的年老代会导致更频繁的Full GC**)
                  -XX:NewRatio=n:设置年轻代和老年代的比值(**更小的年轻代必然导致更大年老代,小的年轻代会导致普通GC很频繁,但每次的GC时间会更短;大的年老代会减少Full GC的频率**)
                  -XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值(如:3,表示Eden:Survivor = 3:2,一个Survivor区占整个年轻代的1/5)
                  -XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小
2、收集器设置
                  -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
                  -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
                  -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行老年代收集器
                  -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
3、垃圾回收统计信息
                  -XX:+PrintGC
                  -XX:+PrintGCDetails
                  -XX:+PrintGCTimeStamps
                  -Xloggc:filename
4、并行收集器设置
                  -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器时使用的cpu数。并行收集线程数
                  -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
                  -XX:GCTimeRatio:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时,使用的cpu数。并行收集线程数。
  • 1.1引用计数算法

    给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器就加1;当引用失效时,计数器值就减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能被试用的。

  • 1.2可达性分析算法

是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连(用图论的话来说,就是从GC Roots到这个对象不可达)时,则证明此对象是不可用的。

1.2

Going

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