BAT必考JVM系列專(zhuān)題

直通BAT必考題系列：深入詳解JVM內(nèi)存模型與JVM參數(shù)詳細(xì)配置?

垃圾回收算法

1.標(biāo)記清除

標(biāo)記-清除算法將垃圾回收分為兩個(gè)階段：標(biāo)記階段和清除階段。

在標(biāo)記階段首先通過(guò)根節(jié)點(diǎn)（GC Roots），標(biāo)記所有從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的對(duì)象，未被標(biāo)記的對(duì)象就是未被引用的垃圾對(duì)象。然后，在清除階段，清除所有未被標(biāo)記的對(duì)象。

適用場(chǎng)合：

• 存活對(duì)象較多的情況下比較高效
• 適用于年老代（即舊生代）

缺點(diǎn)：

• 容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，再來(lái)一個(gè)比較大的對(duì)象時(shí)（典型情況：該對(duì)象的大小大于空閑表中的每一塊兒大小但是小于其中兩塊兒的和），會(huì)提前觸發(fā)垃圾回收
• 掃描了整個(gè)空間兩次（第一次：標(biāo)記存活對(duì)象；第二次：清除沒(méi)有標(biāo)記的對(duì)象）

2.復(fù)制算法

從根集合節(jié)點(diǎn)進(jìn)行掃描，標(biāo)記出所有的存活對(duì)象，并將這些存活的對(duì)象復(fù)制到一塊兒新的內(nèi)存（圖中下邊的那一塊兒內(nèi)存）上去，之后將原來(lái)的那一塊兒內(nèi)存（圖中上邊的那一塊兒內(nèi)存）全部回收掉

現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)都采用這種收集算法來(lái)回收新生代。

適用場(chǎng)合：

• 存活對(duì)象較少的情況下比較高效
• 掃描了整個(gè)空間一次（標(biāo)記存活對(duì)象并復(fù)制移動(dòng)）
• 適用于年輕代（即新生代）：基本上98%的對(duì)象是”朝生夕死”的，存活下來(lái)的會(huì)很少

缺點(diǎn)：

• 需要一塊兒空的內(nèi)存空間
• 需要復(fù)制移動(dòng)對(duì)象

3.標(biāo)記整理

復(fù)制算法的高效性是建立在存活對(duì)象少、垃圾對(duì)象多的前提下的。

這種情況在新生代經(jīng)常發(fā)生，但是在老年代更常見(jiàn)的情況是大部分對(duì)象都是存活對(duì)象。如果依然使用復(fù)制算法，由于存活的對(duì)象較多，復(fù)制的成本也將很高。

標(biāo)記-壓縮算法是一種老年代的回收算法，它在標(biāo)記-清除算法的基礎(chǔ)上做了一些優(yōu)化。

首先也需要從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始對(duì)所有可達(dá)對(duì)象做一次標(biāo)記，但之后，它并不簡(jiǎn)單地清理未標(biāo)記的對(duì)象，而是將所有的存活對(duì)象壓縮到內(nèi)存的一端。之后，清理邊界外所有的空間。這種方法既避免了碎片的產(chǎn)生，又不需要兩塊相同的內(nèi)存空間，因此，其性?xún)r(jià)比比較高。

4.分代收集算法

分代收集算法就是目前虛擬機(jī)使用的回收算法，它解決了標(biāo)記整理不適用于老年代的問(wèn)題，將內(nèi)存分為各個(gè)年代。一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），在堆區(qū)之外還有一個(gè)代就是永久代（Permanet Generation）。

在不同年代使用不同的算法，從而使用最合適的算法，新生代存活率低，可以使用復(fù)制算法。而老年代對(duì)象存活率搞，沒(méi)有額外空間對(duì)它進(jìn)行分配擔(dān)保，所以只能使用標(biāo)記清除或者標(biāo)記整理算法。

垃圾回收機(jī)制

年輕代分為Eden區(qū)和survivor區(qū)（兩塊兒：from和to），且Eden:from:to==8:1:1。

jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)

1）新產(chǎn)生的對(duì)象優(yōu)先分配在Eden區(qū)（除非配置了-XX:PretenureSizeThreshold，大于該值的對(duì)象會(huì)直接進(jìn)入年老代）；

2）當(dāng)Eden區(qū)滿(mǎn)了或放不下了，這時(shí)候其中存活的對(duì)象會(huì)復(fù)制到from區(qū)。

這里，需要注意的是，如果存活下來(lái)的對(duì)象from區(qū)都放不下，則這些存活下來(lái)的對(duì)象全部進(jìn)入年老代。之后Eden區(qū)的內(nèi)存全部回收掉。

3）之后產(chǎn)生的對(duì)象繼續(xù)分配在Eden區(qū)，當(dāng)Eden區(qū)又滿(mǎn)了或放不下了，這時(shí)候?qū)?huì)把Eden區(qū)和from區(qū)存活下來(lái)的對(duì)象復(fù)制到to區(qū)（同理，如果存活下來(lái)的對(duì)象to區(qū)都放不下，則這些存活下來(lái)的對(duì)象全部進(jìn)入年老代），之后回收掉Eden區(qū)和from區(qū)的所有內(nèi)存。

4）如上這樣，會(huì)有很多對(duì)象會(huì)被復(fù)制很多次（每復(fù)制一次，對(duì)象的年齡就+1），默認(rèn)情況下，當(dāng)對(duì)象被復(fù)制了15次（這個(gè)次數(shù)可以通過(guò)：-XX:MaxTenuringThreshold來(lái)配置），就會(huì)進(jìn)入年老代了。

5）當(dāng)年老代滿(mǎn)了或者存放不下將要進(jìn)入年老代的存活對(duì)象的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生一次Full GC（這個(gè)是我們最需要減少的，因?yàn)楹臅r(shí)很?chē)?yán)重）。

垃圾回收有兩種類(lèi)型：Minor GC 和 Full GC。

1.Minor GC

對(duì)新生代進(jìn)行回收，不會(huì)影響到年老代。因?yàn)樾律?Java 對(duì)象大多死亡頻繁，所以 Minor GC 非常頻繁，一般在這里使用速度快、效率高的算法，使垃圾回收能盡快完成。

2.Full GC

也叫
Major GC，對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行回收，包括新生代和老年代。由于Full GC需要對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行回收，所以比Minor
GC要慢，因此應(yīng)該盡可能減少Full GC的次數(shù)，導(dǎo)致Full
GC的原因包括：老年代被寫(xiě)滿(mǎn)、永久代（Perm）被寫(xiě)滿(mǎn)和System.gc（）被顯式調(diào)用等。

垃圾回收算法總結(jié)

1.年輕代：復(fù)制算法

1） 所有新生成的對(duì)象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標(biāo)就是盡可能快速的收集掉那些生命周期短的對(duì)象。

2）
新生代內(nèi)存按照8:1:1的比例分為一個(gè)eden區(qū)和兩個(gè)survivor（survivor0,survivor1）區(qū)。一個(gè)Eden區(qū)，兩個(gè)
Survivor區(qū)（一般而言）。大部分對(duì)象在Eden區(qū)中生成?；厥諘r(shí)先將eden區(qū)存活對(duì)象復(fù)制到一個(gè)survivor0區(qū)，然后清空eden區(qū)，當(dāng)這個(gè)survivor0區(qū)也存放滿(mǎn)了時(shí)，則將eden區(qū)和survivor0區(qū)存活對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)survivor1區(qū)，然后清空eden和這個(gè)survivor0區(qū)，此時(shí)survivor0區(qū)是空的，然后將survivor0區(qū)和survivor1區(qū)交換，即保持survivor1區(qū)為空，
如此往復(fù)。

3） 當(dāng)survivor1區(qū)不足以存放 eden和survivor0的存活對(duì)象時(shí)，就將存活對(duì)象直接存放到老年代。若是老年代也滿(mǎn)了就會(huì)觸發(fā)一次Full GC（Major GC），也就是新生代、老年代都進(jìn)行回收。

4） 新生代發(fā)生的GC也叫做Minor GC，MinorGC發(fā)生頻率比較高（不一定等Eden區(qū)滿(mǎn)了才觸發(fā)）。

2.年老代：標(biāo)記-清除或標(biāo)記-整理

1） 在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。

2） 內(nèi)存比新生代也大很多（大概比例是1:2），當(dāng)老年代內(nèi)存滿(mǎn)時(shí)觸發(fā)Major GC即Full GC，Full GC發(fā)生頻率比較低，老年代對(duì)象存活時(shí)間比較長(zhǎng)，存活率標(biāo)記高。

以上這種年輕代與年老代分別采用不同回收算法的方式稱(chēng)為”分代收集算法”，這也是當(dāng)下企業(yè)使用的一種方式

3. 每一種算法都會(huì)有很多不同的垃圾回收器去實(shí)現(xiàn)，在實(shí)際使用中，根據(jù)自己的業(yè)務(wù)特點(diǎn)做出選擇就好。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的直通BAT必考题系列：JVM的4种垃圾回收算法、垃圾回收机制与总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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