了解GC，首先需要了解jvm，之前寫過關(guān)于虛擬機(jī)的文章《Java虛擬機(jī)簡單介紹》

其次就是了解設(shè)置jvm內(nèi)存參數(shù)和設(shè)置方法，這也寫過文章《jvm 常用調(diào)試工具和設(shè)置jvm GC方法和指令》?PermSize 永久代 NewSize ?新生代 Xms Xmx 堆 Xss 棧

再者就是了解jvm中有幾種GC以及啟動方法，也有寫過文章《java 基礎(chǔ)知識部分提煉》；但是為什么jvm中有好幾款GC呢？你可以這樣思考：如果你是jvm的開發(fā)者，jvm中要嵌入自己的GC算法。你開發(fā)出來的jvm可能需要跑在單cpu的PC上，也有可能跑在多CPU集群的服務(wù)器上，也有可能被用來開發(fā)大型的應(yīng)用，也有可能被用來開發(fā)單線程的命令行程序等等。那么不同的平臺或者開發(fā)的軟件類別不能一概而論的使用同一款，或者同一種算法的GC。那么這樣太粗糙了！所以JVM中嵌入了幾款不同GC，用戶可以根據(jù)自己的需要強(qiáng)行設(shè)置自己的jvm GC方式。注意：安裝了jre，跑了好幾款不同的Java應(yīng)用，那么就對應(yīng)好幾個jvm，那么要指定JVM指配GC方式。

在pc上cmd中設(shè)置GC類型：

爆出沒有啟動的jvm，所以需要有運行的jvm，指定jvm設(shè)置GC類型。

在Tomcat 服務(wù)器上設(shè)置GC類型：?在tomcat的catalina.bat中設(shè)置啟動參數(shù)

set?JAVA_OPTS=-Xms10240m?-Xmx10240m?-Xmn3000m?-XX:PermSize=1024m?-XX:MaxPermSize=2048m?-XX:MaxNewSize=256m?-Xss1024K?-XX:-UseConcMarkSweepGC?-XX:+ScavengeBeforeFullGC??-XX:+PrintGC?-XX:+PrintGCTimeStamps?-Xloggc:"c:\gc_20121128.log" ?

-XX：+/- 解釋：-XX: 是設(shè)置jvm命令符，后面的加號或者減號是表示增加或者去掉的意思。

今天的文章就是說說不同GC的工作大致原理。

基本的GC回收算法：

1. 引用計數(shù)（Reference Counting）?
比較古老的回收算法。原理是此對象有一個引用，即增加一個計數(shù)，刪除一個引用則減少一個計數(shù)。垃圾回收時，只用收集計數(shù)為0的對象。此算法最致命的是無法處理循環(huán)引用的問題。?
2. 標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）?
此算法執(zhí)行分兩階段。第一階段從引用根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用的對象，第二階段遍歷整個堆，把未標(biāo)記的對象清除。此算法需要暫停整個應(yīng)用，同時，會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。?
3. 復(fù)制（Copying）?
此算法把內(nèi)存空間劃為兩個相等的區(qū)域，每次只使用其中一個區(qū)域。垃圾回收時，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對象復(fù)制到另外一個區(qū)域中。次算法每次只處理正在使用中的對象，因此復(fù)制成本比較小，同時復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不過出現(xiàn)“碎片”問題。當(dāng)然，此算法的缺點也是很明顯的，就是需要兩倍內(nèi)存空間。?
4. 標(biāo)記-整理（Mark-Compact）?
此算法結(jié)合了 “標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個算法的優(yōu)點。也是分兩階段，第一階段從根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用對象，第二階段遍歷整個堆，把清除未標(biāo)記對象并且把存活對象 “壓縮”到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問題，同時也避免了“復(fù)制”算法的空間問題。?
5. 增量收集（Incremental Collecting）?
實施垃圾回收算法，即：在應(yīng)用進(jìn)行的同時進(jìn)行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器沒有使用這種算法的。?
6. 分代（Generational Collecting）?


基于對對象生命周期分析后得出的垃圾回收算法。把對象分為年青代、年老代、持久代，對不同生命周期的對象使用不同的算法（上述方式中的一個）進(jìn)行回收。現(xiàn)在的垃圾回收器（從J2SE1.2開始）都是使用此算法的。?

1. Young（年輕代）?
年輕代分三個區(qū)。一個Eden區(qū)，兩個 Survivor區(qū)。大部分對象在Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時，還存活的對象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個中的一個），當(dāng)這個 Survivor區(qū)滿時，此區(qū)的存活對象將被復(fù)制到另外一個Survivor區(qū)，當(dāng)這個Survivor去也滿了的時候，從第一個Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時還存活的對象，將被復(fù)制“年老區(qū)(Tenured)”。需要注意，Survivor的兩個區(qū)是對稱的，沒先后關(guān)系，所以同一個區(qū)中可能同時存在從Eden復(fù)制過來對象，和從前一個Survivor復(fù)制過來的對象，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個Survivor去過來的對象。而且，Survivor區(qū)總有一個是空的。?
2. Tenured（年老代）?
年老代存放從年輕代存活的對象。一般來說年老代存放的都是生命期較長的對象。?
3. Perm（持久代）?
用于存放靜態(tài)文件，如今Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate等，在這種時候需要設(shè)置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=<N>進(jìn)行設(shè)置。?

試想，如果是你寫一個GC回收算法，你會思考怎么是實現(xiàn)呢？對于我，我認(rèn)為我肯定是和“標(biāo)記-清除”算法思維一樣。純粹的計數(shù)法太過于簡單，搞不好數(shù)據(jù)就清除掉了。那么為什么會和“標(biāo)記-清除”思維一樣呢？Java里面所有的類都是繼承于object，依次類推開發(fā)者每一次在內(nèi)存中創(chuàng)建對象都是在以object的為根節(jié)點的父節(jié)點上創(chuàng)建。那么整個內(nèi)存中所有的對象在數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方面就是一個很大的樹結(jié)構(gòu)。唯一做到的就是記錄對象生存周期，那么只要記錄比較一個父節(jié)點不可到達(dá)，或者聲明結(jié)束，那么下面的子樹結(jié)構(gòu)都標(biāo)記刪除。但是這樣做貌似在記錄上很復(fù)雜。當(dāng)然也可以在某一個子樹結(jié)構(gòu)執(zhí)行完，不可到達(dá)的時候，將樹的其他整體分支，copy出來，新建的整體樹相當(dāng)于砍去不可到達(dá)的結(jié)構(gòu)之后的大樹，每一次都發(fā)現(xiàn)有不可到達(dá)的就copy一次整體的樹形結(jié)構(gòu)。當(dāng)內(nèi)存不足的時候除了最后創(chuàng)建的整體樹結(jié)構(gòu)保留之外其他的都刪除。但是這樣貌似加大了內(nèi)存消耗，內(nèi)存消耗極快呀！你有好的思維發(fā)散嗎？

對于不同的jvm(JVM種類多達(dá)幾十種)，GC一般大同小異，下面介紹的幾種GC是傳統(tǒng)較為標(biāo)準(zhǔn)的OracleJVM -- hotspot VM垃圾回收器。要知道很多公司只做jvm,有的jvm支持iOS系統(tǒng)，.net框架等（對的，有的jvm是針對支持iOS和.net）。針對不同平臺如android、pc、服務(wù)器等有不同種類的jvm。

GC的種類：

新生代的GC：

新生代通常存活時間較短，因此基于Copying算法來進(jìn)行回收，所謂Copying算法就是掃描出存活的對象，并復(fù)制到一塊新的完全未使用的空間中，對應(yīng)于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之間copy。新生代采用空閑指針的方式來控制GC觸發(fā)，指針保持最后一個分配的對象在新生代區(qū)間的位置，當(dāng)有新的對象要分配內(nèi)存時，用于檢查空間是否足夠，不夠就觸發(fā)GC。當(dāng)連續(xù)分配對象時，對象會逐漸從eden到survivor，最后到舊生代，

用javavisualVM來查看，能明顯觀察到新生代滿了后，會把對象轉(zhuǎn)移到舊生代，然后清空繼續(xù)裝載，當(dāng)舊生代也滿了后，就會報outofmemory的異常，如下圖所示：

在執(zhí)行機(jī)制上JVM提供了串行GC(SerialGC)、并行回收GC(ParallelScavenge)和并行GC(ParNew)

1)串行GC

在整個掃描和復(fù)制過程采用單線程的方式來進(jìn)行，適用于單CPU、新生代空間較小及對暫停時間要求不是非常高的應(yīng)用上，是client級別默認(rèn)的GC方式，可以通過-XX:+UseSerialGC來強(qiáng)制指定

2)并行回收GC

在整個掃描和復(fù)制過程采用多線程的方式來進(jìn)行，適用于多CPU、對暫停時間要求較短的應(yīng)用上，是server級別默認(rèn)采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC來強(qiáng)制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4來指定線程數(shù)

3)并行GC

與舊生代的并發(fā)GC配合使用

舊生代的GC：

舊生代與新生代不同，對象存活的時間比較長，比較穩(wěn)定，因此采用標(biāo)記(Mark)算法來進(jìn)行回收，所謂標(biāo)記就是掃描出存活的對象，然后再進(jìn)行回收未被標(biāo)記的對象，回收后對用空出的空間要么進(jìn)行合并，要么標(biāo)記出來便于下次進(jìn)行分配，總之就是要減少內(nèi)存碎片帶來的效率損耗。在執(zhí)行機(jī)制上JVM提供了串行GC(SerialMSC)、并行GC(parallelMSC)和并發(fā)GC(CMS)，具體算法細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步深入研究。

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? ? ? ?G1回收器：

1、并行于并發(fā)：G1能充分利用CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢，使用多個CPU（CPU或者CPU核心）來縮短stop-The-World停頓時間。部分其他收集器原本需要停頓Java線程執(zhí)行的GC動作，G1收集器仍然可以通過并發(fā)的方式讓java程序繼續(xù)執(zhí)行。

2、分代收集：雖然G1可以不需要其他收集器配合就能獨立管理整個GC堆，但是還是保留了分代的概念。它能夠采用不同的方式去處理新創(chuàng)建的對象和已經(jīng)存活了一段時間，熬過多次GC的舊對象以獲取更好的收集效果。

3、空間整合：與CMS的“標(biāo)記--清理”算法不同，G1從整體來看是基于“標(biāo)記整理”算法實現(xiàn)的收集器；從局部上來看是基于“復(fù)制”算法實現(xiàn)的。

4、可預(yù)測的停頓：這是G1相對于CMS的另一個大優(yōu)勢，降低停頓時間是G1和ＣＭＳ共同的關(guān)注點，但Ｇ１除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測的停頓時間模型，能讓使用者明確指定在一個長度為M毫秒的時間片段內(nèi)，

5、G1運作步驟：1、初始標(biāo)記；2、并發(fā)標(biāo)記；3、最終標(biāo)記；4、篩選回收

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java GC原理简单讲解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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