jvm垃圾回收机制&gc算法

jvm想必大家听说过，毕竟在工作当中时不时的蹦出了什么OOM...这些东西，让很多的程序员都无从下手，甚至小的互联网公司都流行出了这样的一句话：“性能不够，机器来凑”！
那么在此，在工作之余就和大家一起探讨一下jvm调优的一些相关的实战操作，在分析jvm调优之前，你首先要明白java截止今天jdk的版本已经升级到了13的版本，当然我们要了解一下jvm底层的一些gc，也就是垃圾回收器的机制。

jvm内存结构

jvm的内存结构，相比jmm也就是jvm的内存模型来说容易理解了许多，毕竟可以通过图来在脑子中大概划分出轮廓。

jvm内存示意图&参数配置

安全点safePoint （安全区域）

谈到安全点，这一点也是十分的重要，这个是了解gc垃圾回收器的核心入口之一。那么安全点通常发生在什么时机呢？

安全点是什么？

安全点其实就是gc垃圾回收的入口点，也就是gc垃圾回收器是在什么时候进行垃圾回收的！在程序中，我们可以想到，无非就是一些：常见的异常（Exception）Object = null....等等一些操作的时候。比如一个用户线程进来之后，在jvm的堆内存空间中首先会分配内存，也就是在Edan区（下面会为大家介绍）内会为新生的对象开辟内存区域，此后用户要进行一些逻辑业务操作，但是当中有些操作的时候不小心发生了Exception的时候，jvm可以在此时的用户线程中标记一个安全点。当用户线程的在栈中最后的一个栈帧彻底执行完毕的时候，那么此时，我们就可以在这条用户线程的这个点标记一个安全点。那么这个安全点将会供gc的垃圾回收器使用，回收jvm的内存。

jvm中断操作

jvm的中断操作是基于上述介绍用户线程中的safePoint的也就是，jvm的gc在进行垃圾回收之前就是要根据safePoint进行的，在gc算法中可能就是标记，清除，整理等词类，大致分为抢先式中断和主动式中断。

抢先式中断&主动式中断(STW)

抢先式中断

在gc回收内存之前，抢先式中断就是此时jvm会把所有的用户线程统一停止，然后迭代用户线程中的safePoint去把对应的安全区域数据存入对应的OopMap中。如果发现安全点用户线程上没有，那么久恢复用户线程。

主动式中断

主动式中断的思想就是gc需要的时候，jvm会简单的针对线程设置一个标记，用户线程自行的轮询得到gc所需的数据。
图中的GC Roots其实就是我们常在CMS和G1垃圾回收器中的所见到的可达性分析。
在这两者中的中断的意思就是我们常常听说的STW操作，也就是STOP THE WORD（静止世界）意思就是在gc回收器回收内存的时候，所有的用户线程都必须sleep活着wait起来。初学者可以以把这两种中断理解为一个同步一个异步，这样好理解一些！
有了上述的一点jvm垃圾回收概念之后，我们来聊一下jvm的垃圾回收器！

jvm垃圾回收器&算法

Serial垃圾回收器&算法

Serial垃圾回收器.png

Serial垃圾回收器主要采用的是gc算法中的标记复制算法以及标记整理算法。新生代中是标记复制算法，老年代中是标记整理算法。
所谓的gc垃圾回收算法，在这里也简单的为大家复现一下！

标记累加算法（jdk刚出的时候的垃圾回收算法）

标记累加算法主要的核心算法原则就是针对用户对对象的使用，有一个类似程序计数器的东西，当程序计数器到达那个值的时候将新生代中对象capy到老年代，当程序计数器为多少时（你可以理解为-负数）时将会被gc回收掉该内存。但是这个算法有很大的致命性的缺陷，那就是总会发生对象不能及时的回收或者回收出现问题等，这样就会造成jvm的内存片段，久而久之也就发生了OOM内存溢出了！

标记清楚算法

标记清楚算法就是在年轻代中对不用的对象进行标记，标记完成之后就会进行gc的清除操作，但是大家都知道内存都是连续的，我假设有这样几个对象分别在内存中连续起来是a b c d 但是经过标记清楚算法之后，标记c为回收对象，那么结果就是a b d这样的话。c的内存位置将会空缺出来，如果刚好有和c差不多大小的对象，这样内存还能刚好合理的使用掉，如果来个对象比c大或者小的话，那么这段内存区域就不是完整的，同样会制造出内存泄漏，也会引发OOM。

标记复制算法

标记复制算法就要对新生代和年轻代的Edan和s0，s1有了解了。意思就是年轻代中只有一半的内存是可用的，当新生的内存从Edan到s0中的时候，假如gc进行垃圾回收，那么jvm会把需要回收的对象capy到s1中，然后彻底的清空s0区，再一次gc回收的话就反过来，就这样陆续操作，进行对象内存的回收！（此算法不适用于老年代，因此一般Old的垃圾回收器都不会采用标记复制算法）

标记整理算法

标记整理算法其实就是，假如年轻代不分区，就一个swever区，当gc进行垃圾回收的时候，将需要回收的对象直接进行清除，然后整理一次内存区域，比如a b c d四个对象连续排列在内存中，此时c要被回收，按平常的应该是a b [] d这样的，但是回收之后进行了一次内存整理之后变成了a b d 这样的内存区域，这样的话就不会发生内存片段的问题，也就不会制造出内存泄漏等一系列的问题。
gc的算法大概也就这么几种，由于时间的原因，这里就是介绍到这里，后续为大家更新出jvm中的几种gc会收器的特点以及所适应的环境！
有疑惑和不同见解的欢迎在下方留言，谢谢大家！