什么是垃圾？

對于程序匯總分配的內(nèi)存，當(dāng)使用完成后，這部分內(nèi)存就會(huì)成為垃圾，需要對其進(jìn)行釋放，否則，這部分內(nèi)存將無法被重復(fù)利用，最終造成內(nèi)存泄漏。

什么是GC？

GC是一種自動(dòng)的存儲(chǔ)管理機(jī)制。當(dāng)一些被占用的內(nèi)存不再需要時(shí)，就應(yīng)該予以釋放。這種存儲(chǔ)資源管理，稱為垃圾回收。

對于java而言，是自動(dòng)進(jìn)行垃圾回收的。

如何發(fā)現(xiàn)垃圾？

既然要實(shí)現(xiàn)垃圾的自動(dòng)回收，那么第一件事就是找到垃圾，那么如何發(fā)現(xiàn)垃圾呢？其實(shí)就是判斷這個(gè)對象是否存活。

常見的兩種方式判斷：

• 1）引用計(jì)數(shù)法（reference count）
• 2）根可達(dá)性算法（root searching）

引用計(jì)數(shù)法（reference count）的循環(huán)引用、相互引用： 沒有外部引用，但是本身的計(jì)數(shù)器又不為0。

根可達(dá)性算法 由于引用計(jì)數(shù)法存在的問題，所有主流的jvm都不使用引用計(jì)數(shù)法，而是采用根可達(dá)性算法。

如上圖，帶有GCRoots的對象表示正在被引用，而其他的對象雖然相互間有引用，但是沒有根節(jié)點(diǎn)，仍然會(huì)被刪除。

GCRoots對象： 哪些對象可以成為GCRoots呢？jvm中主要針對堆內(nèi)的內(nèi)存進(jìn)行垃圾回收，而在虛擬機(jī)棧、本地方法棧和方法區(qū)內(nèi)的對象則不會(huì)被回收，通常選擇這三個(gè)區(qū)域的對象作為GCRoots。

在jvm中主要有以下四種，在方法區(qū)存在兩種：

• 1）虛擬機(jī)棧中引用的對象：虛擬機(jī)棧幀中的局部變量表所引用的對象。
• 2）本地方法棧中引用的對象：JNI (Native方法)引用的對象。
• 3）方法區(qū)中類靜態(tài)和常量對象：靜態(tài)變量和常量引用的對象。

以下圖來展示在JVM內(nèi)存模型（JMM）的GCRoots：

 在根可達(dá)性算法中，所有的引用都是強(qiáng)引用，下面具體分析下jvm中的四種引用。

四種引用： 參考：分享JVM 的四種引用方式

垃圾如何處理？

我們通過上面學(xué)到的根可達(dá)性算法可以發(fā)現(xiàn)垃圾的所在，那么jvm是如何進(jìn)行垃圾回收的呢？通過jvm提供的垃圾收集器（GC） 。

目前有以下種類的垃圾收集器，其中虛線表示垃圾收集器可以進(jìn)行組合使用：

常見的垃圾收集算法

標(biāo)記清除(mark sweep) ：位置不連續(xù) 產(chǎn)生碎片 效率偏低（兩遍掃描） 拷貝算法 (copying) ：沒有碎片，浪費(fèi)空間 標(biāo)記壓縮(mark compact) ：沒有碎片，效率偏低（兩遍掃描，指針需要調(diào)整）

標(biāo)記清除(mark sweep)

顧名思義，標(biāo)記清除算法分為兩個(gè)階段標(biāo)記（mark） 和清除（sweep） 。

標(biāo)記: Collector從引用根結(jié)點(diǎn)開始遍歷,標(biāo)記所有被引用的對象。一般是在對象的Header中記錄為可達(dá)對象。

清除: Collector對堆內(nèi)存從頭到尾進(jìn)行線性的遍歷,如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)對象在其Header中沒有標(biāo)記為可達(dá)對象,則將其回收。

對所有能找到根節(jié)點(diǎn)引用的內(nèi)存空間進(jìn)行標(biāo)記，清除沒有找到根節(jié)點(diǎn)的內(nèi)存空間，其大概實(shí)現(xiàn)過程如下：

缺點(diǎn) :

• 1）STW（stop the word），回收時(shí)，應(yīng)用掛起。
• 2）內(nèi)存越大，效率越多，需要掃描的時(shí)間越長。
• 3）內(nèi)存碎片化，會(huì)導(dǎo)致無法裝下新申請的對象，整體內(nèi)存是足夠的，但并非連續(xù)的。

拷貝算法 (copying)

拷貝算法將內(nèi)存空間劃分為兩個(gè)區(qū)間，在任意時(shí)間點(diǎn)，所有動(dòng)態(tài)分配的對象都只能分配在其中一個(gè)區(qū)間（稱為活動(dòng)區(qū)間），而另外一個(gè)區(qū)間（稱為空閑區(qū)間）則是空閑的。

當(dāng)活動(dòng)區(qū)間的內(nèi)存占滿時(shí)，接下來GC線程會(huì)將活動(dòng)區(qū)間內(nèi)的存活對象，全部復(fù)制到空閑區(qū)間，且嚴(yán)格按照內(nèi)存地址依次排列，與此同時(shí)，GC線程將更新存活對象的內(nèi)存引用地址指向新的內(nèi)存地址。

其大概過程如下圖所示：

缺點(diǎn) 浪費(fèi)內(nèi)存，并且存活對象越多的情況下，效率越低。

標(biāo)記壓縮/標(biāo)記整理(mark compact)

標(biāo)記過程仍然和標(biāo)記-清除一樣，但后續(xù)步驟不是直接對可回收對象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動(dòng)，然后直接清理端邊界以外的內(nèi)存。

實(shí)現(xiàn)過程大概如下：

缺點(diǎn) 效率不高，除了要標(biāo)記存活對象，還要整理存活對象的引用地址，效率低于復(fù)制算法。

總結(jié) 以上三種算法都是根據(jù)根可達(dá)性算法實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)開始GC時(shí)，三種算法都會(huì)造成STW（stop the world）。

JVM的內(nèi)存模型如何實(shí)現(xiàn)垃圾回收？分代模型

文章前面介紹了簡單很多種垃圾收集器，不同的垃圾收集器有不同的分代模型：

• 1）除Epsilon、ZGC、Shenandoah之外的GC都是使用邏輯分代模型
• 2）G1是邏輯分代，物理不分代
• 3）除1）2）之外不僅邏輯分代，而且物理分代

分代模型：

上圖中的分代模型有些需要特別關(guān)注的點(diǎn)：

• 1）整個(gè)分代模型的組成：新生代 + 老年代 + 永久代（jdk1.7）/元空間（jdk1.8） 永久代、元空間：Class 永久代：必須指定大小限制 元空間：可以設(shè)置大小，也可以不設(shè)置，無上限（受限于物理內(nèi)存） 字符串常量池： jdk1.7 - 永久代，jdk1.8 - 堆 MethodArea（方法區(qū)）邏輯概念：永久代、元數(shù)據(jù)
• 2）新生代： Eden + 2個(gè)suvivor區(qū) YGC回收之后，大多數(shù)的對象會(huì)被回收，活著的進(jìn)入s0 再次YGC，活著的對象eden + s0 -> s1 再次YGC，活著的對象eden + s1 -> s0 年齡足夠 -> 老年代 （通常15，對象頭Mark Word 的age只有4bit，最大是15 、CMS 6） suvivor區(qū)裝不下 -> 老年代
• 3）老年代 老年代滿了FGC Full GC（STW）

GC Tuning 盡量減少FGC MinorGC = YGC MajorGC = FGC

到此這篇關(guān)于JVM GC 垃圾收集梳理總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)JVM GC 垃圾收集 內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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