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JVM系列 - 垃圾收集算法

Oct 49, 4039
Oct 289, 28089

分代收集理论

是符合大多数程序运行实际情况的经验法则，建立在以下分代假说之上：

  1. 弱分代假说：绝大多数对象都是朝生夕灭的
  2. 强分代假说：熬过越多次垃圾收集过程的对象越难以消亡
  3. 跨代引用假说：跨代引用相对于同代引用来说占极少数

由此可见，收集器应将堆划分出不同区域，然后将对象分配到不同的区域中存储

划分出不同区域后，才有了 Minor GC、Major GC 和 FULL GC 等等回收类型

概念

  • 部分收集(Partial GC)：收集目标是 部分Java堆
    • 新生代收集(Minor GC/Young GC)：收集目标是 新生代
    • 老年代收集(Major GC/Old GC)：收集目标是 老年代 CMS
    • 混合收集(Mixed GC)：收集目标是 新生代和部分老年代 G1
  • 整堆收集(Full GC)：收集目标是 整个Java堆和方法区

垃圾收集算法

标记-清除

Mark-Sweep

过程

分为两个阶段：

  • 标记：标记出所有需要回收的对象
  • 清除：标记完成后，统一回收所有被标记的对象

缺点

  • 执行效率不稳定，易受Java堆中存活对象数目影响
  • 内存空间碎片化问题，大量不连续的内存碎片会导致内存分配降低

标记-复制

也简称为 复制算法，现代 JVM 多优先用该算法回收 新生代

半区复制算法过程

  • 将内存按容量划分为大小相等的两块
  • 每次只使用其中的一块分配对象
  • 当用完一块内存，就将还存活的对象复制到另一块上面
  • 清理用完的那块内存

缺点

  • 当内存中多数对象是存活的，那么复制的开销比较大，执行效率低
  • 内存空间浪费太多

优点

  • 当内存中只有少部分对象是存活的，那么复制开销小，运行高效

更优化的半区复制分代策略

  1. 将 新生代 分为 一块较大 的 Eden 空间和 两块较小 的 Survivor 空间
  2. 每次分配内存只使用 Eden 和其中 一块 Survivor
  3. 垃圾收集时，将 Eden 和 Survivor 存活的对象复制到 另一块 Survivor
  4. 清理掉 Eden 和已经使用过的 Survivor 空间

HotSpot JVM 中默认 Eden 和 Survivor 大小比例是 8:1

Handle Promotion

当 Survivor 空间放不下 Minor GC 后存活的对象，就依赖其他内存区域进行分配担保，通常是 老年代，称为 Handle Promotion

标记-整理

老年代因为对象存活率较高，所以不适合 标记-复制 算法

过程

  • 标记：标记出所有需要回收的对象
  • 整理：让所有存活对象向内存空间的一端移动
  • 清除：移动完成后，直接清理掉边界以外的内存

缺点

  • 如果内存中有大量对象需要移动，那么整理操作就会极为负重
  • 对象移动时必须 全程暂停 应用程序进行，造成 Stop The World

实际使用

  • 整理 会使 内存回收 更加复杂，停顿时间长，延迟大，但吞吐量大
  • 不整理 会使 内存分配 更加复杂，停顿时间短，延迟小，但吞吐量小

Parallel Scanvenge 关注 吞吐量，所以使用的是 标记-整理 算法

CMS 关注 延迟，所以使用的是 标记-清除 算法

CMS 多数时间采用 标记-清除 算法，暂时容忍 内存碎片 的存在

直到内存碎片问题严重到影响到内存分配，采用 标记-整理 算法收集一次