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JVM原理之完整的一次GC流程解讀

更新時(shí)間：2022年12月28日 11:18:40 作者：DayDayUp丶

這篇文章主要介紹了JVM原理之完整的一次GC流程解讀，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教

一、可達(dá)性分析算法（GC Roots）

有一種引用計(jì)數(shù)法，可以用來判斷對(duì)象被引用的次數(shù)，如果引用次數(shù)為0，則代表可以被回收。

這種實(shí)現(xiàn)方式比較簡(jiǎn)單，但對(duì)于循環(huán)引用的情況束手無策，所以 Java 采用了可達(dá)性分析算法。

即判斷某個(gè)對(duì)象是否與 GC Roots 的這類對(duì)象之間的路徑可達(dá)，若不可達(dá)，則有可能成為回收對(duì)象，被判定為不可達(dá)的對(duì)象要成為可回收對(duì)象必須至少經(jīng)歷兩次標(biāo)記過程，如果在這兩次標(biāo)記過程中仍然沒有逃脫成為可回收對(duì)象的可能性，則基本上就真的成為可回收對(duì)象了。

在 Java 中，可作為 GC Roots 的對(duì)象包括以下幾種：

虛擬機(jī)棧（本地變量表）中引用的對(duì)象
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
本地方法棧中引用的對(duì)象

二、JVM中的堆結(jié)構(gòu)

JVM 中的堆可劃分為兩大部分，新生代和老年代，大小比例為1:2，如下：

其中，新生代分為 Eden 區(qū)和 Survivor 區(qū)， Survivor 幸存者區(qū)又分為大小相等的兩塊 from 和 to 區(qū)。

這便是 JVM 中堆的結(jié)構(gòu)和各部分默認(rèn)的比例，當(dāng)然這些比例都可通過對(duì)應(yīng) JVM 參數(shù)來調(diào)整。

2.1 為何新生代要分為三個(gè)區(qū)

這里需要介紹新生代的垃圾回收算法——復(fù)制算法。

該算法的核心是將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次回收周期只用其中一塊，當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上面，然后把已使用過的內(nèi)存空間清理掉。

優(yōu)點(diǎn)：不必考慮內(nèi)存碎片問題；效率高。
缺點(diǎn)：可用容量減少為原來的一半，比較浪費(fèi)。

【最優(yōu)設(shè)置】：根據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)分析，90%的對(duì)象都是朝生夕死的，所以采用10%的空間用作交換區(qū)，因?yàn)榻粨Q區(qū)必須要有等量的兩個(gè)，所以采用復(fù)制算法中新生代中三個(gè)區(qū)默認(rèn)分配比例為8:1:1。

2.2 新生代對(duì)象的分配和回收

（1）基本上新的對(duì)象優(yōu)先在 Eden 區(qū)分配；

（2）當(dāng) Eden 區(qū)沒有足夠空間時(shí)，會(huì)發(fā)起一次 Minor GC；

（3）Minor GC 回收新生代采用復(fù)制回收算法的改進(jìn)版本，即

from 區(qū)和 to 區(qū)的兩個(gè)交換區(qū)，這兩個(gè)區(qū)只有一個(gè)區(qū)有數(shù)據(jù)
采用8:1:1的默認(rèn)分配比例（-XX:SurvivorRatio默認(rèn)為8，代表 Eden 區(qū)與 Survivor 區(qū)的大小比例）

2.3 老年代對(duì)象的分配和回收

（1）老年代的對(duì)象一般來自于新生代中的長(zhǎng)期存活對(duì)象。這里有一概念叫做年齡閾值，每個(gè)對(duì)象定義了年齡計(jì)數(shù)器，經(jīng)過一次 Minor GC （在交換區(qū)）后年齡加1，對(duì)象年齡達(dá)到15次后將會(huì)晉升到老年代，老年代空間不夠時(shí)進(jìn)行 Full GC。當(dāng)然這個(gè)參數(shù)仍是可以通過 JVM 參數(shù)（-XX:MaxTenuringThreshold，默認(rèn)15）來調(diào)整。

（2）大對(duì)象直接進(jìn)入老年代。即超過 Eden 區(qū)空間，或超過一個(gè)參數(shù)值（-XX:PretenureSizeThreshold=30m，無默認(rèn)值）。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)及兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復(fù)制。

（3）對(duì)象提前晉升到老年代（組團(tuán)）。動(dòng)態(tài)年齡判定：如果在 Survivor 區(qū)中相同年齡所有對(duì)象大小總和大于 Survivor 區(qū)大小的一半，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象就可以直接進(jìn)入老年代，而無須等到自己的晉升年齡。