JVM调优2---垃圾回收算法及垃圾回收器

1. 常见的垃圾回收算法

1.1 引用计数法

历史最悠久的一种算法， 现在仍有语言使用。
假设有对象A, 有任何一个对象对A进行引用， A的引用数+1, 如果对象A的引用为0， 则表示A没有被引用， 可以被回收。
缺点： 无法解决循环引用的问题， 出现循环引用时垃圾回收无法回收两个对象。

public class A{
 public B b;
}
public class B{
 public A a；
}
public class test{
   ... main (){
     A a = new A();
     B b = new B();
     a.b = b;
     b.a = a;
     a = null;
     b = null;
 }

}

以上 a,b 虽然都为null，但是因为存在循环引用，所以GC无法回收

1.2 标记-清除算法

标记： 从根节点开始标记引用的对象
清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象， 可以被清理

GC未开始工作之前所有对象是未标记状态， 一旦发生内存空间耗尽，JVM将会终止应用程序的运行开启GC线程，然后根据根搜索算法开始标记工作。
标记完成后将未被标记的对象进行清理， 清理完成将所有对象取消标记，JVM线程重新开始正常工作。

缺点： 1. 效率较低， 标记和清除两个动作都需要循环遍历所有对象，且在GC执行时（标记清除）需要将jvm现有进程停掉， 影响性
2. 标记清除算法整理出来的内存碎片化比较严重，回收的对象存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。

1.3 标记-压缩算法

在标记清除算法之上做了改进。 从根节点开始对对象的引用进行标记， 在清理阶段，将存活的对象压缩到内存的一段， 然后清理边界以外的垃圾， 从而解决了碎片化问题。
缺点： 存在对象移动这个操作， 效率低
优点： 解决了内存碎片化问题

1.4 复制算法

将原有内存空间一分为二， 每次只使用一半的内存， 当进行GC回收时， 将当前已使用空间存活的对象复制到另一半内存， 再将当前的内存一次性清除。

缺点： 当内存中垃圾比较多， 存活对象较少时适用。 但是当存活对象较多时， 需要产生的复制则比较多， 则不适用。

jvm年轻代内存空间

使用复制算法实现垃圾回收机制
JVM内存中， 年轻代分为 Eden区，Survior(from), Survior(to), 比例大小8:1:1
1、GC开始之前，对象只会存在于Eden区和Survior（from）区中， to区是空的
2、GC开始后， Eden区中存活的对象会被复制到to， 而from中对象存活的对象会根据他们的年龄至决定去向，达到一定范围就会移到老年区，没有的会移动到to区。
3、经过这次GC， from区会被清空，这时候from和to的角色互换， 等待执行下一次GC任务。

image.png

1.5 分代算法

现在大多是虚拟机采用这种算法， 根据对象的生命周期将堆内存分为年轻代和老年代。
年轻代产生的垃圾较多， 存活对象较少，适用于复制算法。
而老年代中的存活对象较多，垃圾较少，则适合于标记压缩算法或者标记清除算法。

2. 垃圾收集器以及内存分配

2.1 串行垃圾收集器

单线程进行垃圾回收， 垃圾回收时只有一个线程在工作， java应用中的所有线程都需要暂停， 等待垃圾回收完成。对于交互性较强的应用，这种垃圾回收器是不能接受的。

GC日志信息解读：

• DefNew
  表示串行垃圾收集器
  4416k->512k(4928)
  4416表示gc前占有4416k大小， 512表示gc后占有512k内存，4928表示总大小。

• FullGC
  表示内存空间全部（年轻代，老年代，Mataspace代）进行GC

2.2 并行垃圾收集器

在串行垃圾收集器的基础之上做了改进， 将单线程改为使用多线程进行垃圾回收，缩短了垃圾回收的时间。（这里是指并行能力较强的机器）
当然， 并行垃圾收集器工作过程中也会暂停应用程序，只是并行速度更快些，暂停的时间也就更短。

2.2.1 ParNew垃圾收集器

ParNew垃圾收集器是运行在年轻代上的， 只是将串行的垃圾收集器编程了并行。
-XX:+UserParNewGC 设置在年轻代上使用ParNew回收器， 老年代使用的依然是串行收集器。

• ParNew
  表示并行垃圾收集器

2.2.2 ParllelGC垃圾收集器

和ParNewGC收集器一样， 在此基础上新增了两个和系统吞吐量相关的参数。

• -XX:+UseParllelGC 新生代使用ParllelGC收集器
• -XX:+UseParallelOldGC 老年代使用
• -XX:+MaxGCPauseMillis=100 设置GC的最大停顿时间

2.3 CMS垃圾收集器

CMS全称Concurrent Mark Sweep, 是一款并发的，标记-清除算法的垃圾回收器， 该回收器，该回收器是针对老年代垃圾回收的， 通过参数： -XX:+UseConcMarkSweepGC进行设置。

2.4 G1垃圾收集器

G1垃圾收集器是在jdk1.7中正式使用的全新的垃圾收集器

原理： G1垃圾收集器取消了物理上的分代，取之是将其划分成若干个区域， 这些区域在逻辑上分为老年代和年轻代区域。

3. 可视化GC日志分析工具

-XX:+PrintGCDetails可以对GC日志进行打印
使用在线工具https://gceasy.io/分析
Throughout:吞吐量， 吞吐量目标需要达到90%， 越高越好。