第三章 垃圾收集器与内存分配策略
来源:互联网 发布:什么是overlay网络 编辑:程序博客网 时间:2024/06/15 03:55
概述:
垃圾收集(Garbage Collection GC) GC历史大于java历史,最早出现在Lisp语言
程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域随着线程而生,随线程而灭
1、回收算法思路
1.1 引用计数算法
例如一个对象引用多少次,计数器就是多少,如果为0表示该对象不再用。
弊端:难以解决对象之前的相互循环引用的问题
代码
package learn;public class ReferenceCountingGC {public Object instance = null;private static final int _1MB = 1024*1024;/** * 这个成员属性的唯一意义就是占点内存,以便在GC日志中看清楚是否被回收过 */private byte[] bigSize = new byte[2*_1MB];public static void main(String [] args){ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();objA.instance = objB;objB.instance = objA;objA = null;objB = null;//假设在这行发现GC,那么objA和objB是否能回收?System.gc();}}修改启动参数:-verbose:gc -Xms20m -Xmx20m -Xmn10m -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
日志结果:
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 5079K->648K(9216K)] 5079K->656K(19456K), 0.0010334 secs] [Times: user=0.05 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 648K->0K(9216K)] [ParOldGen: 8K->572K(10240K)] 656K->572K(19456K), [Metaspace: 2644K->2644K(1056768K)], 0.0037670 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] Heap PSYoungGen total 9216K, used 82K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000) eden space 8192K, 1% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff614920,0x00000000ffe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000) to space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000) ParOldGen total 10240K, used 572K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000) object space 10240K, 5% used [0x00000000fec00000,0x00000000fec8f158,0x00000000ff600000) Metaspace used 2650K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 285K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
如果注释 objA =null ; 和 objB =null ; 两个的日志结果
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 5079K->680K(9216K)] 5079K->4784K(19456K), 0.0021997 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 680K->0K(9216K)] [ParOldGen: 4104K->4668K(10240K)] 4784K->4668K(19456K), [Metaspace: 2644K->2644K(1056768K)], 0.0067037 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] Heap PSYoungGen total 9216K, used 82K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000) eden space 8192K, 1% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff614920,0x00000000ffe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000) to space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000) ParOldGen total 10240K, used 4668K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000) object space 10240K, 45% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff08f1a8,0x00000000ff600000) Metaspace used 2650K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 285K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
你会发现倒数第三行显示 没有注释显示5% used 和注释后 45% used , 这个也说明它不是基于引用计数算法进行垃圾回收的。
1.2. 根搜索算法
简单来说就是基于图论的理论,从“GC Roots”(根节点)开始搜索,如果该对象不可达,表示它被孤立了,也就是没有用需要清除
作为GCRoots 的对象
- 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表) 中引用的对象
- 方法区中的类静态属性引用的对象
- 方法区中的常量引用对象
- 本地方法栈中JNI的引用的对象
1.3 引用继续细分
- 强引用(Strong Reference):就是new的对象,这个引用垃圾收集器永远不会回收该对象
- 软引用(Soft Reference):即将内存溢出,会收集这个引用的对象
- 弱引用(Weak Reference):被弱引用关联的对象智能生存到下一次垃圾收集发生之前,意味着会标记一次
- 虚引用 (Phantom Reference):为了在回收收到系统通知
1.4.是生还是死?
判断条件就是在第二标记前拯救它,每个对象都有一次被拯救的机会。
代码:
package learn.chapter2;public class FinalizeEscapeGC {public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;public void isAlive(){System.out.println("yes, i am still alive");}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {// TODO Auto-generated method stubsuper.finalize();System.out.println("fianlize method executed!");FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();//对象第一次成功拯救自己SAVE_HOOK = null;System.gc();//因为Finalizer方法优先级很低, 暂停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 :(");}//下面这段代码与上面的完全相同,但是这次自救却失败了SAVE_HOOK = null;System.gc();//因为Finalizer方法优先级很低, 暂停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 :(");}}}
结果:
fianlize method executed!
yes, i am still alive
no, i am dead :(
总结:任何一个对象finalize() 方法都只会被系统自动调用一次,如果对象面临下一次回收,它的finalize()方法不会被再次执行。(简单来说就是一个张免死金牌)
1.5.回收方法区
永生代的垃圾收集主要分为两种:废弃常量和无用的类。回收性价比低(费力不讨好)
废弃常量:就是字面量没有变量引用
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
查看类的卸载和装载;
-verbose:class -XX: +TraceClassLoading -XX:+TraceClassUnLoading
2.垃圾回收算法
2.1 标记-清除算法 (Mark-Sweep)
分为两个阶段:标记和清除
缺点: 效率低、产生不连续的内存碎片
2.2 复制算法(Copying)
类似两个房间,所有人都住在一个房间里,当一个房间脏了,一起搬到另个地方,同时将脏的房间打扫干净。当另个房间,又切换新打扫房间。
优点:简单、高效
缺点:有点浪费内存
实际上采用并非1:1比例进行分配
2.3 标记整理算法(Mark-Compact)
应对存活率比较高
它类似就是将活的对象移动到一端,端边界以外清除掉。
2.4 分代收集算法(Generational Collection) (就是综合上述算法优点)
将内存分成多块,每块具不同特点,然后采用不同算法
少量存活:复制算法, 存活率高:标记-清除 或标记-整理
3. 垃圾收集器 (内存回收的具体实现)
收集器之间存在的连线,就是说明它们可以搭配使用
3.1 Serial 收集器
单线程的收集器
特点:stop the world 暂停让我清扫清扫。
优点:简单而高效
适用:Client模式下的虚拟机来说是一个很好的选择
3.2 ParNew 收集器
Serial多线程版本
-XX:ParallelGCThreads 参数来限制垃圾收集的线程数
并行(Parallel):多条垃圾收集线程并行工作,但此时用户线程仍然处于等待状态
并发(Concurrent):指用户线程与垃圾收集线程同时执行(但不一定是并行的,可能会交替执行,)用户程序继续运行,而垃圾收集程序运行另个一个CPU上
3.3 Parallel Scavenge 收集器
使用复制算法+并行+多线程
目标:达到一个可控制的吞吐量(Throughout) 吞吐量 = 运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)
虚拟机运行了100分钟,其中垃圾收集花掉1分钟,那么吞吐量就是99%
控制参数:
控制最大垃圾收集停顿时间:-XX:MaxGCPauseMillis
设置吞吐量大小:-XX:GCTimeRatio (0-100)
内存划分自适应:-XX:+UseAdaptiveSizePolicy (不需要手动设置新生代Eden 和Survivor区的比例)
3.4 Serial Old 收集器
Serial Old是Serial收集器的老年版本, 同样是单线程收集器,使用标记-整理算法
3.5 Parallel Old 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
3.6 CMS收集器 (Concurrent Mark Sweep)
目标:获取最短回收停顿时间
适用:B/S系统的服务端上, 基于“标记-清除”
初始标记 (CMS initial mark)
并发标记 (CMS concurrent mark)
重新标记(CMS remark)
并发清除(CMS concurrent sweep)
CMS收集器对CPU资源非常敏感
CMS收集器无法收集浮动垃圾
收集结束产生大量空间碎片
4、内存分配与回收策略
4.1 对象优先在Eden分配
新生代GC(Minor GC) 指发生在新生代的垃圾收集动作
老年代GC(Major GC/FullGC ) 表示发生在老年代的GC
package learn;public class AllocationGC {private static final int _1MB = 1024*1024;/** * VM参数:-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:SurvivorRatio=8 * @param args */public static void main(String [] args){byte[] allocation1, allocation2, allocation3, allocation4;allocation1 = new byte[2 * _1MB];allocation2 = new byte[2 * _1MB];allocation3 = new byte[2 * _1MB];allocation4 = new byte[4 * _1MB]; //出现一次MinorGC}}
Heap PSYoungGen total 9216K, used 7291K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000) eden space 8192K, 89% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffd1efb0,0x00000000ffe00000) from space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000) to space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000) ParOldGen total 10240K, used 4096K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000) object space 10240K, 40% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff000010,0x00000000ff600000) Metaspace used 2650K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K class space used 285K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
4.2 大对象直接进入老年代
参数:-XX:PretenureSizeThreshold 设置一个值,表示大于该值放入老生代中
PretenureSizeThreshold 参数只对Serial 和 ParNew 两款收集器有效
4.3 长期存活的对象将进入老年代
熬过一次Minor GC 对象年龄加1 ,当累计到一定晋升到老年代
参数设置: -XX:MaxTenuringThreshold
4.4. 动态对象年龄判定
在Survivor 空间中相同年龄所有对象大小总和大于Survivor空间一半, 年龄大于或等于该对象可以直接进入老年代,无须等待MaxTenuringThreshold中要求的年龄
4.5 空间分配担保
是否需要老生代分配更多的空间。
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