Java垃圾回收（GC）機(jī)制詳解

?

轉(zhuǎn)自：https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6486852.html

一、為什么需要垃圾回收

　　如果不進(jìn)行垃圾回收，內(nèi)存遲早都會(huì)被消耗空，因?yàn)槲覀冊(cè)诓粩嗟姆峙鋬?nèi)存空間而不進(jìn)行回收。除非內(nèi)存無限大，我們可以任性的分配而不回收，但是事實(shí)并非如此。所以，垃圾回收是必須的。

二、哪些內(nèi)存需要回收？

哪些內(nèi)存需要回收是垃圾回收機(jī)制第一個(gè)要考慮的問題，所謂“要回收的垃圾”無非就是那些不可能再被任何途徑使用的對(duì)象。那么如何找到這些對(duì)象？

1、引用計(jì)數(shù)法

這個(gè)算法的實(shí)現(xiàn)是，給對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)一個(gè)地方引用這個(gè)對(duì)象時(shí)，計(jì)數(shù)器值+1；當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值-1。任何時(shí)刻計(jì)數(shù)值為0的對(duì)象就是不可能再被使用的。這種算法使用場景很多，但是，Java中卻沒有使用這種算法，因?yàn)檫@種算法很難解決對(duì)象之間相互引用的情況。看一段代碼：

/*** 虛擬機(jī)參數(shù)：-verbose:gc*/ public class ReferenceCountingGC {private Object instance = null;private static final int _1MB = 1024 * 1024;/** 這個(gè)成員屬性唯一的作用就是占用一點(diǎn)內(nèi)存 */private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];public static void main(String[] args){ReferenceCountingGC objectA = new ReferenceCountingGC();ReferenceCountingGC objectB = new ReferenceCountingGC();objectA.instance = objectB;objectB.instance = objectA;objectA = null;objectB = null;System.gc();} }

看下運(yùn)行結(jié)果：

[GC 4417K->288K(61440K), 0.0013498 secs] [Full GC 288K->194K(61440K), 0.0094790 secs]

看到，兩個(gè)對(duì)象相互引用著，但是虛擬機(jī)還是把這兩個(gè)對(duì)象回收掉了，這也說明虛擬機(jī)并不是通過引用計(jì)數(shù)法來判定對(duì)象是否存活的。

2、可達(dá)性分析法

這個(gè)算法的基本思想是通過一系列稱為“GC Roots”的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈（即GC Roots到對(duì)象不可達(dá)）時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的。

那么問題又來了，如何選取GCRoots對(duì)象呢？在Java語言中，可以作為GCRoots的對(duì)象包括下面幾種：

(1). 虛擬機(jī)棧（棧幀中的局部變量區(qū)，也叫做局部變量表）中引用的對(duì)象。

(2). 方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象。

(3). 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象。

(4). 本地方法棧中JNI(Native方法)引用的對(duì)象。

下面給出一個(gè)GCRoots的例子，如下圖，為GCRoots的引用鏈。

由圖可知，obj8、obj9、obj10都沒有到GCRoots對(duì)象的引用鏈，即便obj9和obj10之間有引用鏈，他們還是會(huì)被當(dāng)成垃圾處理，可以進(jìn)行回收。

三、四種引用狀態(tài)

在JDK1.2之前，Java中引用的定義很傳統(tǒng)：如果引用類型的數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的數(shù)值代表的是另一塊內(nèi)存的起始地址，就稱這塊內(nèi)存代表著一個(gè)引用。這種定義很純粹，但是太過于狹隘，一個(gè)對(duì)象只有被引用或者沒被引用兩種狀態(tài)。我們希望描述這樣一類對(duì)象：當(dāng)內(nèi)存空間還足夠時(shí)，則能保留在內(nèi)存中；如果內(nèi)存空間在進(jìn)行垃圾收集后還是非常緊張，則可以拋棄這些對(duì)象。很多系統(tǒng)的緩存功能都符合這樣的應(yīng)用場景。在JDK1.2之后，Java對(duì)引用的概念進(jìn)行了擴(kuò)充，將引用分為強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用4種，這4種引用強(qiáng)度依次減弱。

1、強(qiáng)引用

代碼中普遍存在的類似"Object obj = new Object()"這類的引用，只要強(qiáng)引用還存在，垃圾收集器永遠(yuǎn)不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象。

2、軟引用

描述有些還有用但并非必需的對(duì)象。在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前，將會(huì)把這些對(duì)象列進(jìn)回收范圍進(jìn)行二次回收。如果這次回收還沒有足夠的內(nèi)存，才會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常。Java中的類SoftReference表示軟引用。

3、弱引用

描述非必需對(duì)象。被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只能生存到下一次垃圾回收之前，垃圾收集器工作之后，無論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。Java中的類WeakReference表示弱引用。

4、虛引用

這個(gè)引用存在的唯一目的就是在這個(gè)對(duì)象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知，被虛引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象，和其生存時(shí)間完全沒關(guān)系。Java中的類PhantomReference表示虛引用。

對(duì)于可達(dá)性分析算法而言，未到達(dá)的對(duì)象并非是“非死不可”的，若要宣判一個(gè)對(duì)象死亡，至少需要經(jīng)歷兩次標(biāo)記階段。

1. 如果對(duì)象在進(jìn)行可達(dá)性分析后發(fā)現(xiàn)沒有與GCRoots相連的引用鏈，則該對(duì)象被第一次標(biāo)記并進(jìn)行一次篩選，篩選條件為是否有必要執(zhí)行該對(duì)象的finalize方法，若對(duì)象沒有覆蓋finalize方法或者該finalize方法是否已經(jīng)被虛擬機(jī)執(zhí)行過了，則均視作不必要執(zhí)行該對(duì)象的finalize方法，即該對(duì)象將會(huì)被回收。反之，若對(duì)象覆蓋了finalize方法并且該finalize方法并沒有被執(zhí)行過，那么，這個(gè)對(duì)象會(huì)被放置在一個(gè)叫F-Queue的隊(duì)列中，之后會(huì)由虛擬機(jī)自動(dòng)建立的、優(yōu)先級(jí)低的Finalizer線程去執(zhí)行，而虛擬機(jī)不必要等待該線程執(zhí)行結(jié)束，即虛擬機(jī)只負(fù)責(zé)建立線程，其他的事情交給此線程去處理。

2.對(duì)F-Queue中對(duì)象進(jìn)行第二次標(biāo)記，如果對(duì)象在finalize方法中拯救了自己，即關(guān)聯(lián)上了GCRoots引用鏈，如把this關(guān)鍵字賦值給其他變量，那么在第二次標(biāo)記的時(shí)候該對(duì)象將從“即將回收”的集合中移除，如果對(duì)象還是沒有拯救自己，那就會(huì)被回收。如下代碼演示了一個(gè)對(duì)象如何在finalize方法中拯救了自己，然而，它只能拯救自己一次，第二次就被回收了。具體代碼如下：

package com.demo;/** 此代碼演示了兩點(diǎn)：* 1.對(duì)象可以再被GC時(shí)自我拯救* 2.這種自救的機(jī)會(huì)只有一次，因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象的finalize()方法最多只會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用一次* */ public class FinalizeEscapeGC {public String name;public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;public FinalizeEscapeGC(String name) {this.name = name;}public void isAlive() {System.out.println("yes, i am still alive :)");}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println("finalize method executed!");System.out.println(this);FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;}@Overridepublic String toString() {return name;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC("leesf");System.out.println(SAVE_HOOK);// 對(duì)象第一次拯救自己SAVE_HOOK = null;System.out.println(SAVE_HOOK);System.gc();// 因?yàn)閒inalize方法優(yōu)先級(jí)很低，所以暫停0.5秒以等待它Thread.sleep(500);if (SAVE_HOOK != null) {SAVE_HOOK.isAlive();} else {System.out.println("no, i am dead : (");}// 下面這段代碼與上面的完全相同,但是這一次自救卻失敗了// 一個(gè)對(duì)象的finalize方法只會(huì)被調(diào)用一次SAVE_HOOK = null;System.gc();// 因?yàn)閒inalize方法優(yōu)先級(jí)很低，所以暫停0.5秒以等待它Thread.sleep(500);if (SAVE_HOOK != null) {SAVE_HOOK.isAlive();} else {System.out.println("no, i am dead : (");}} }

運(yùn)行結(jié)果如下：

leesf null finalize method executed! leesf yes, i am still alive :) no, i am dead : (

　 由結(jié)果可知，該對(duì)象拯救了自己一次，第二次沒有拯救成功，因?yàn)閷?duì)象的finalize方法最多被虛擬機(jī)調(diào)用一次。此外，從結(jié)果我們可以得知，一個(gè)堆對(duì)象的this（放在局部變量表中的第一項(xiàng)）引用會(huì)永遠(yuǎn)存在，在方法體內(nèi)可以將this引用賦值給其他變量，這樣堆中對(duì)象就可以被其他變量所引用，即不會(huì)被回收。

四、方法區(qū)的垃圾回收

方法區(qū)的垃圾回收主要回收兩部分內(nèi)容：1. 廢棄常量。2. 無用的類。既然進(jìn)行垃圾回收，就需要判斷哪些是廢棄常量，哪些是無用的類。

如何判斷廢棄常量呢？以字面量回收為例，如果一個(gè)字符串“abc”已經(jīng)進(jìn)入常量池，但是當(dāng)前系統(tǒng)沒有任何一個(gè)String對(duì)象引用了叫做“abc”的字面量，那么，如果發(fā)生垃圾回收并且有必要時(shí)，“abc”就會(huì)被系統(tǒng)移出常量池。常量池中的其他類（接口）、方法、字段的符號(hào)引用也與此類似。

如何判斷無用的類呢？需要滿足以下三個(gè)條件

1. 該類的所有實(shí)例都已經(jīng)被回收，即Java堆中不存在該類的任何實(shí)例。

2. 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收。

3. 該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

滿足以上三個(gè)條件的類可以進(jìn)行垃圾回收，但是并不是無用就被回收，虛擬機(jī)提供了一些參數(shù)供我們配置。

五、垃圾收集算法

1、標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）算法

? ? ?這是最基礎(chǔ)的算法，標(biāo)記-清除算法就如同它的名字樣，分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。這種算法的不足主要體現(xiàn)在效率和空間，從效率的角度講，標(biāo)記和清除兩個(gè)過程的效率都不高；從空間的角度講，標(biāo)記清除后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片， 內(nèi)存碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后程序運(yùn)行過程中在需要分配較大對(duì)象時(shí)，無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)一次垃圾收集動(dòng)作。標(biāo)記-清除算法執(zhí)行過程如圖：

2、復(fù)制（Copying）算法

? ? ? 復(fù)制算法是為了解決效率問題而出現(xiàn)的，它將可用的內(nèi)存分為兩塊，每次只用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已經(jīng)使用過的內(nèi)存空間一次性清理掉。這樣每次只需要對(duì)整個(gè)半?yún)^(qū)進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配時(shí)也不需要考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只需要移動(dòng)指針，按照順序分配即可。復(fù)制算法的執(zhí)行過程如圖：

? ? ?不過這種算法有個(gè)缺點(diǎn)，內(nèi)存縮小為了原來的一半，這樣代價(jià)太高了。現(xiàn)在的商用虛擬機(jī)都采用這種算法來回收新生代，不過研究表明1:1的比例非常不科學(xué)，因此新生代的內(nèi)存被劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。每次回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活著的對(duì)象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden區(qū)和Survivor區(qū)的比例為8:1，意思是每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個(gè)新生代容量的90%。當(dāng)然，我們沒有辦法保證每次回收都只有不多于10%的對(duì)象存活，當(dāng)Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴?yán)夏甏M(jìn)行分配擔(dān)保（Handle Promotion）。

3、標(biāo)記-整理（Mark-Compact）算法

? ? 復(fù)制算法在對(duì)象存活率較高的場景下要進(jìn)行大量的復(fù)制操作，效率很低。萬一對(duì)象100%存活，那么需要有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保。老年代都是不易被回收的對(duì)象，對(duì)象存活率高，因此一般不能直接選用復(fù)制算法。根據(jù)老年代的特點(diǎn)，有人提出了另外一種標(biāo)記-整理算法，過程與標(biāo)記-清除算法一樣，不過不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。標(biāo)記-整理算法的工作過程如圖：

4、分代收集算法

根據(jù)上面的內(nèi)容，用一張圖概括一下堆內(nèi)存的布局

? ? ?現(xiàn)代商用虛擬機(jī)基本都采用分代收集算法來進(jìn)行垃圾回收。這種算法沒什么特別的，無非是上面內(nèi)容的結(jié)合罷了，根據(jù)對(duì)象的生命周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，然后根據(jù)各塊的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā４笈鷮?duì)象死去、少量對(duì)象存活的（新生代），使用復(fù)制算法，復(fù)制成本低；對(duì)象存活率高、沒有額外空間進(jìn)行分配擔(dān)保的（老年代），采用標(biāo)記-清理算法或者標(biāo)記-整理算法。

六、垃圾收集器

垃圾收集器就是上面講的理論知識(shí)的具體實(shí)現(xiàn)了。不同虛擬機(jī)所提供的垃圾收集器可能會(huì)有很大差別，我們使用的是HotSpot，HotSpot這個(gè)虛擬機(jī)所包含的所有收集器如圖：

上圖展示了7種作用于不同分代的收集器，如果兩個(gè)收集器之間存在連線，那說明它們可以搭配使用。虛擬機(jī)所處的區(qū)域說明它是屬于新生代收集器還是老年代收集器。多說一句，我們必須明確一個(gè)觀點(diǎn)：沒有最好的垃圾收集器，更加沒有萬能的收集器，只能選擇對(duì)具體應(yīng)用最合適的收集器。這也是HotSpot為什么要實(shí)現(xiàn)這么多收集器的原因。OK，下面一個(gè)一個(gè)看一下收集器。

1、Serial收集器

? ? 最基本、發(fā)展歷史最久的收集器，這個(gè)收集器是一個(gè)采用復(fù)制算法的單線程的收集器，單線程一方面意味著它只會(huì)使用一個(gè)CPU或一條線程去完成垃圾收集工作，另一方面也意味著它進(jìn)行垃圾收集時(shí)必須暫停其他線程的所有工作，直到它收集結(jié)束為止。后者意味著，在用戶不可見的情況下要把用戶正常工作的線程全部停掉，這對(duì)很多應(yīng)用是難以接受的。不過實(shí)際上到目前為止，Serial收集器依然是虛擬機(jī)運(yùn)行在Client模式下的默認(rèn)新生代收集器，因?yàn)樗唵味咝АＳ脩糇烂鎽?yīng)用場景中，分配給虛擬機(jī)管理的內(nèi)存一般來說不會(huì)很大，收集幾十兆甚至一兩百兆的新生代停頓時(shí)間在幾十毫秒最多一百毫秒，只要不是頻繁發(fā)生，這點(diǎn)停頓是完全可以接受的。Serial收集器運(yùn)行過程如下圖所示：

說明：1. 需要STW（Stop The World），停頓時(shí)間長。2. 簡單高效，對(duì)于單個(gè)CPU環(huán)境而言，Serial收集器由于沒有線程交互開銷，可以獲取最高的單線程收集效率。

2、ParNew收集器

? ? ?ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線程版本，除了使用多條線程進(jìn)行垃圾收集外，其余行為和Serial收集器完全一樣，包括使用的也是復(fù)制算法。ParNew收集器除了多線程以外和Serial收集器并沒有太多創(chuàng)新的地方，但是它卻是Server模式下的虛擬機(jī)首選的新生代收集器，其中有一個(gè)很重要的和性能無關(guān)的原因是，除了Serial收集器外，目前只有它能與CMS收集器配合工作（看圖）。CMS收集器是一款幾乎可以認(rèn)為有劃時(shí)代意義的垃圾收集器，因?yàn)樗谝淮螌?shí)現(xiàn)了讓垃圾收集線程與用戶線程基本上同時(shí)工作。ParNew收集器在單CPU的環(huán)境中絕對(duì)不會(huì)有比Serial收集器更好的效果，甚至由于線程交互的開銷，該收集器在兩個(gè)CPU的環(huán)境中都不能百分之百保證可以超越Serial收集器。當(dāng)然，隨著可用CPU數(shù)量的增加，它對(duì)于GC時(shí)系統(tǒng)資源的有效利用還是很有好處的。它默認(rèn)開啟的收集線程數(shù)與CPU數(shù)量相同，在CPU數(shù)量非常多的情況下，可以使用-XX:ParallelGCThreads參數(shù)來限制垃圾收集的線程數(shù)。ParNew收集器運(yùn)行過程如下圖所示：

3、Parallel Scavenge收集器

? ???Parallel Scavenge收集器也是一個(gè)新生代收集器，也是用復(fù)制算法的收集器，也是并行的多線程收集器，但是它的特點(diǎn)是它的關(guān)注點(diǎn)和其他收集器不同。介紹這個(gè)收集器主要還是介紹吞吐量的概念。CMS等收集器的關(guān)注點(diǎn)是盡可能縮短垃圾收集時(shí)用戶線程的停頓時(shí)間，而Parallel Scavenge收集器的目標(biāo)則是打到一個(gè)可控制的吞吐量。所謂吞吐量的意思就是CPU用于運(yùn)行用戶代碼時(shí)間與CPU總消耗時(shí)間的比值，即吞吐量=運(yùn)行用戶代碼時(shí)間/（運(yùn)行用戶代碼時(shí)間+垃圾收集時(shí)間），虛擬機(jī)總運(yùn)行100分鐘，垃圾收集1分鐘，那吞吐量就是99%。另外，Parallel?Scavenge收集器是虛擬機(jī)運(yùn)行在Server模式下的默認(rèn)垃圾收集器。

? ? ?停頓時(shí)間短適合需要與用戶交互的程序，良好的響應(yīng)速度能提升用戶體驗(yàn)；高吞吐量則可以高效率利用CPU時(shí)間，盡快完成運(yùn)算任務(wù)，主要適合在后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的任務(wù)。

? ? ?虛擬機(jī)提供了-XX:MaxGCPauseMillis和-XX:GCTimeRatio兩個(gè)參數(shù)來精確控制最大垃圾收集停頓時(shí)間和吞吐量大小。不過不要以為前者越小越好，GC停頓時(shí)間的縮短是以犧牲吞吐量和新生代空間換取的。由于與吞吐量關(guān)系密切，Parallel Scavenge收集器也被稱為“吞吐量優(yōu)先收集器”。Parallel Scavenge收集器有一個(gè)-XX:+UseAdaptiveSizePolicy參數(shù)，這是一個(gè)開關(guān)參數(shù)，這個(gè)參數(shù)打開之后，就不需要手動(dòng)指定新生代大小、Eden區(qū)和Survivor參數(shù)等細(xì)節(jié)參數(shù)了，虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況手機(jī)性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或者最大的吞吐量。如果對(duì)于垃圾收集器運(yùn)作原理不太了解，以至于在優(yōu)化比較困難的時(shí)候，使用Parallel Scavenge收集器配合自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，把內(nèi)存管理的調(diào)優(yōu)任務(wù)交給虛擬機(jī)去完成將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

4、Serial Old收集器

Serial收集器的老年代版本，同樣是一個(gè)單線程收集器，使用“標(biāo)記-整理算法”，這個(gè)收集器的主要意義也是在于給Client模式下的虛擬機(jī)使用。

5、Parallel Old收集器

Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和“標(biāo)記-整理”算法。這個(gè)收集器在JDK 1.6之后的出現(xiàn)，“吞吐量優(yōu)先收集器”終于有了比較名副其實(shí)的應(yīng)用組合，在注重吞吐量以及CPU資源敏感的場合，都可以優(yōu)先考慮Parallel Scavenge收集器+Parallel Old收集器的組合。運(yùn)行過程如下圖所示：

6、CMS收集器

CMS（Conrrurent Mark Sweep）收集器是以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。使用標(biāo)記 - 清除算法，收集過程分為如下四步：

(1). 初始標(biāo)記，標(biāo)記GCRoots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，時(shí)間很短。

(2). 并發(fā)標(biāo)記，進(jìn)行GCRoots Tracing（可達(dá)性分析）過程，時(shí)間很長。

(3). 重新標(biāo)記，修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，時(shí)間較長。

(4). 并發(fā)清除，回收內(nèi)存空間，時(shí)間很長。

其中，并發(fā)標(biāo)記與并發(fā)清除兩個(gè)階段耗時(shí)最長，但是可以與用戶線程并發(fā)執(zhí)行。運(yùn)行過程如下圖所示:

說明：1. 對(duì)CPU資源非常敏感，可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，吞吐率下降。2. 無法處理浮動(dòng)垃圾，因?yàn)樵诓l(fā)清理階段用戶線程還在運(yùn)行，自然就會(huì)產(chǎn)生新的垃圾，而在此次收集中無法收集他們，只能留到下次收集，這部分垃圾為浮動(dòng)垃圾，同時(shí)，由于用戶線程并發(fā)執(zhí)行，所以需要預(yù)留一部分老年代空間提供并發(fā)收集時(shí)程序運(yùn)行使用。3. 由于采用的標(biāo)記 - 清除算法，會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，不利于大對(duì)象的分配，可能會(huì)提前觸發(fā)一次Full GC。虛擬機(jī)提供了-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection參數(shù)來進(jìn)行碎片的合并整理過程，這樣會(huì)使得停頓時(shí)間變長，虛擬機(jī)還提供了一個(gè)參數(shù)配置，-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction，用于設(shè)置執(zhí)行多少次不壓縮的Full GC后，接著來一次帶壓縮的GC。

7、G1收集器

G1是目前技術(shù)發(fā)展的最前沿成果之一，HotSpot開發(fā)團(tuán)隊(duì)賦予它的使命是未來可以替換掉JDK1.5中發(fā)布的CMS收集器。與其他GC收集器相比，G1收集器有以下特點(diǎn)：

(1). 并行和并發(fā)。使用多個(gè)CPU來縮短Stop The World停頓時(shí)間，與用戶線程并發(fā)執(zhí)行。

(2). 分代收集。獨(dú)立管理整個(gè)堆，但是能夠采用不同的方式去處理新創(chuàng)建對(duì)象和已經(jīng)存活了一段時(shí)間、熬過多次GC的舊對(duì)象，以獲取更好的收集效果。

(3). 空間整合。基于標(biāo)記 - 整理算法，無內(nèi)存碎片產(chǎn)生。

(4). 可預(yù)測的停頓。能簡歷可預(yù)測的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確指定在一個(gè)長度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得超過N毫秒。

? ? ?在G1之前的垃圾收集器，收集的范圍都是整個(gè)新生代或者老年代，而G1不再是這樣。使用G1收集器時(shí)，Java堆的內(nèi)存布局與其他收集器有很大差別，它將整個(gè)Java堆劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region），雖然還保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔離的了，它們都是一部分（可以不連續(xù)）Region的集合。

8、常用的收集器組合

七、理解GC日志

? ? ?每種收集器的日志形式都是由它們自身的實(shí)現(xiàn)所決定的，換言之，每種收集器的日志格式都可以不一樣。不過虛擬機(jī)為了方便用戶閱讀，將各個(gè)收集器的日志都維持了一定的共性，來看下面的一段GC日志：

[GC [DefNew: 310K->194K(2368K), 0.0269163 secs] 310K->194K(7680K), 0.0269513 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] [GC [DefNew: 2242K->0K(2368K), 0.0018814 secs] 2242K->2241K(7680K), 0.0019172 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System) [Tenured: 2241K->193K(5312K), 0.0056517 secs] 4289K->193K(7680K), [Perm : 2950K->2950K(21248K)], 0.0057094 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] Heapdef new generation total 2432K, used 43K [0x00000000052a0000, 0x0000000005540000, 0x0000000006ea0000)eden space 2176K, 2% used [0x00000000052a0000, 0x00000000052aaeb8, 0x00000000054c0000)from space 256K, 0% used [0x00000000054c0000, 0x00000000054c0000, 0x0000000005500000)to space 256K, 0% used [0x0000000005500000, 0x0000000005500000, 0x0000000005540000)tenured generation total 5312K, used 193K [0x0000000006ea0000, 0x00000000073d0000, 0x000000000a6a0000)the space 5312K, 3% used [0x0000000006ea0000, 0x0000000006ed0730, 0x0000000006ed0800, 0x00000000073d0000)compacting perm gen total 21248K, used 2982K [0x000000000a6a0000, 0x000000000bb60000, 0x000000000faa0000)the space 21248K, 14% used [0x000000000a6a0000, 0x000000000a989980, 0x000000000a989a00, 0x000000000bb60000) No shared spaces configured.

1、日志的開頭“GC”、“Full GC”表示這次垃圾收集的停頓類型，而不是用來區(qū)分新生代GC還是老年代GC的。如果有Full，則說明本次GC停止了其他所有工作線程(Stop-The-World)。看到Full GC的寫法是“Full GC(System)”，這說明是調(diào)用System.gc()方法所觸發(fā)的GC。

2、“GC”中接下來的“[DefNew”表示GC發(fā)生的區(qū)域，這里顯示的區(qū)域名稱與使用的GC收集器是密切相關(guān)的，例如上面樣例所使用的Serial收集器中的新生代名為“Default New Generation”，所以顯示的是“[DefNew”。如果是ParNew收集器，新生代名稱就會(huì)變?yōu)椤癧ParNew”，意為“Parallel New Generation”。如果采用Parallel Scavenge收集器，那它配套的新生代稱為“PSYoungGen”，老年代和永久代同理，名稱也是由收集器決定的。

3、后面方括號(hào)內(nèi)部的“310K->194K(2368K)”、“2242K->0K(2368K)”，指的是該區(qū)域已使用的容量->GC后該內(nèi)存區(qū)域已使用的容量(該內(nèi)存區(qū)總?cè)萘?。方括號(hào)外面的“310K->194K(7680K)”、“2242K->2241K(7680K)”則指的是GC前Java堆已使用的容量->GC后Java堆已使用的容量(Java堆總?cè)萘?。

4、再往后“0.0269163 secs”表示該內(nèi)存區(qū)域GC所占用的時(shí)間，單位是秒。最后的“[Times: user=0.00 sys=0.00 real=0.03 secs]”則更具體了，user表示用戶態(tài)消耗的CPU時(shí)間、內(nèi)核態(tài)消耗的CPU時(shí)間、操作從開始到結(jié)束經(jīng)過的墻鐘時(shí)間。后面兩個(gè)的區(qū)別是，墻鐘時(shí)間包括各種非運(yùn)算的等待消耗，比如等待磁盤I/O、等待線程阻塞，而CPU時(shí)間不包括這些耗時(shí)，但當(dāng)系統(tǒng)有多CPU或者多核的話，多線程操作會(huì)疊加這些CPU時(shí)間，所以如果看到user或sys時(shí)間超過real時(shí)間是完全正常的。

5、“Heap”后面就列舉出堆內(nèi)存目前各個(gè)年代的區(qū)域的內(nèi)存情況。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java垃圾回收（GC）机制详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。