關於java虛擬機中的垃圾回收（關於java虛擬機垃圾回收的描述中正確的是）

本文目錄一覽：

• 1、【JVM】對象分配與回收–垃圾回收機制
• 2、如何通知java虛擬機進行垃圾回收？以及垃圾回收機制的原理是什麼
• 3、Java虛擬機垃圾回收機制是怎樣的?
• 4、java中垃圾回收器讓工作線程停頓下來是怎麼做的？
• 5、深入理解GC垃圾回收機制
• 6、java垃圾回收是什麼？

【JVM】對象分配與回收–垃圾回收機制

對象回收需要確認三件事，那些需要回收（對象存活判定，二次標記），何時回收（GC觸發條件）以及如何回收（垃圾回收算法，垃圾回收器）

1）引用計數法

2）可達性分析：GCRoots作為起始點，沿着引用鏈搜索。

GCRoots可以為：虛擬機棧中引用的對象；本地方法棧中native引用的對象；方法區中類靜態屬性引用的對象；方法區中常量引用的對象；

1）強引用：即常見的那種引用，一個引用指向堆內存中對象。

2）軟引用：還有用但非必須的，當空間不足了（即將OOM），才會對它進行回收。

3）弱引用：也是非必須的，不管空間剩餘多少，只要有垃圾回收就進行回收。

4）虛引用：一個對象是否有虛引用，不會對它的生存事件有任何影響，也無法通過虛引用獲得一個實例。唯一目的能在對象被回收時收到一個系統通知。

1）當對象被判定為不可達後，會進行一次標記，並篩選出覆蓋了finalize方法且還沒被執行過的對象進入下一步，那些沒有覆蓋的，或覆蓋但已執行過的（finalize只能執行一次）將會被回收。

2）將篩選出的對象加入一個隊列，並有一個優先級很低的Finalier線程去執行隊列中對象的finalize方法，若finalize方法中該對象重新獲得了引用，則復活，否則在第二次標記時他將被回收（第二次標記就是第一步中的標記，循環這兩步）。

1）標記清除：將不可達的對象進行標記，GC時回收、—-效率低、空間碎片

2）複製：將內存區域（堆）分為兩塊，每次只使用其中的一塊。將可達對象進行標記，複製到另一邊，然後將剛才那一邊全部清空。

這中算法適用於存活對象很少的情況，經常被用於新生代的垃圾回收。

3）標記整理：將不可達對象標記後，清除對象後將存活對象向一端移動，減少空間碎片的產生。

該算法被廣泛使用於老年代中。

4）分代收集：由於不同的對象有自己不同的特點。將區域劃分為新生代與老年代。

新生代：對象大都朝生夕死，存活時間短。每次GC只有少量對象存活。一般用 複製算法 。（複製算法一般需要空間分配擔保空間）

老年代：對象存活時間較長。也沒有額外空間對他進行分配擔保，更適合標記清除 、標記整理算法。

要注意垃圾回收器的設計目標是，有的是為了減少STW的時間，有的是為了吞吐量。這也應該作為一個選擇回收器的標準。

1）Serial / Serial Old

Serial是一個單線程的垃圾回收器，進行垃圾回收時，必然要STW。Serial在新生代採用複製算法，其對應的老年代回收器在老年代採用標記整理法。

2）ParNew 

ParNew實質上一個多線程的Serial，他能夠實現多個線程進行垃圾回收，但仍是需要用戶線程STW之後才能並發執行垃圾回收。一般開啟CPU核數個線程，用-XX：ParallelGCThreads設置。也可以用-XX:SurvivorRatio設置年輕代Eden與Survivor的比例，-XX:HandlerPromotionFailure設置空間分配擔保是否開啟。

是一種年輕代的垃圾回收器，採用複製算法。

3）Parallel Scavenge收集器 /Parallel Old

這是一款新生代收集器，也是採用複製算法。特點是關注點不在於停頓時間，而在於吞吐量。可通過時設置-XX:UseAdapatorSizePolicy為true將該收集器設為一個自適應調節策略，會自動根據吞吐量與停頓時間等因素進行自適應調節。

相關參數：設置吞吐量大小-XX: GCTimeRatio，-XX:MaxGCPauseMillis:設置最大垃圾收集停頓時間，-XX:UseAdaptativeSizePolicy自適應的設置新生代中區域的比例

Parallel Old是它的老年代的回收器，採用多線程和標記整理算法實現，可以選擇Parallel Scavenge與Parallel Old配合使用組合為一個注重吞吐量的垃圾回收機制。

4）CMS （Concurrent Mark Sweep）老年代回收器！

由名字就可以看出來，是一款基於並發的標記清除算法的收集器，CMS收集器是針對於老年帶的收集器，以最短停頓時間為目標。

STEP    分為四個步驟，其中耗時最長的並發標記與並發清除是與用戶線程並發完成的，而其它兩個步驟會有短暫的停頓，以此種方式盡量減少停頓時間

a.初始標記：就是標記一些GCRoots的直接引用，速度非常快，這一過程會有短暫的SWT

b.並發標記：與用戶線程並發的進行GCRoots tracing，沿引用鏈去標記不可達的對象。

c.重新標記：由於第二步是與用戶線程一起發生的，有可能在回收過程中會有新的垃圾產生，這一步就是對於這些浮動垃圾進行標記（短暫停頓）

d.並發清除：與用戶線程並發進行垃圾回收，採用標記清除算法。

優缺點

並發收集、低停頓

a.對CPU資源敏感，降低吞吐量（吞吐量指用戶線程佔用時間/總運行時間，這種算法佔用了用戶現成的一部分CPU時間）（並發涉及的程序都會爭搶CPU資源）

b.標記清除算法導致的空間碎片：可能會造成大量空間浪費，若大對象（直接進入老年代）存儲時，則會由於連續空間不足引發FullGC。可通過設置-XX:UseCMSCompactAtFullCollection開關，設置是否在FullGC前執行碎片整理合併。

c.浮動垃圾：在並發階段，用戶也可能會隨時產生垃圾。在這裡需要考慮另一個問題，由於是並發的，所以我們需要考慮用戶線程需要佔用一部分存儲空間，就不可能等到老年代快滿了再回收垃圾，需預留給用戶線程一些空間。可以通過設置-XX:CMSInitialingOccupationFraction來設置觸發FullGC時內存空間使用比例，若這個參數過低，則會增加發生GC的次數；若過高，留給用戶空間的內存不夠，又會引發Concurrent Mode Failure，而啟用Serial Old收集器作為備份方案。

5）G1（Garbage first）

特點

a.將新生代與年老代同一划分為多個Region區域。

b.標記整理算法。

c.與用戶線程並發執行。

d.可預測停頓時間。因為可以有計劃的避免在整個java堆中進行全局的回收，將堆劃分為多個Region，並為每個計算Region里垃圾堆積的價值大小(回收空間大小以及時間)，根據價值維護一個Region的優先列表，每次都選取列表中第一個進行回收，即回收價值最大的那個Region。

需要考慮的問題是：化整為零後，多個region之間的一些引用如何確定呢（新生代老年代也有該問題）,虛擬機採用Remember Set來避免全表掃描。每個region維護一個Remember Set，在對引用類型進行寫操作時，會發生寫中斷，此時檢查該引用的對象是否在別的Region中，若是，則將該信息寫入他自己所屬Region的RememberSet中。以便在對某一個Region進行可達性分析是不需要全表掃描。

STEP

a.初始標記：僅標記GCRoot是直接引用

b.並發標記：並發的標記所有不在引用鏈上的引用

c.最終標記：在並發標記階段新產生的對象會寫入Remember set log中，在該階段將Remember Set log中的數據更新進Remember set中，進行標記。

d.篩選回收：！！！不是並發的，對Region的價值進行排序，並根據用戶希望的GC停頓時間制定回收計劃，由於只回收一個Region，速度也很快，就沒有採取並發。

從前面已經知道了，我們根絕對象生存時間的長短不一這一特徵，將堆劃分為年輕代和年老代。這裡進一步了解年輕代內部劃分，以及分配對象時區域之間是如何協助的，從而進一步能夠知道GC觸發的時間。

1）年輕代的劃分與基本工作機制

年輕代一般採用複製算法，將年輕代劃分為Eden區與FromSurvivor、ToSurvivor。分配對象時，首先分配到Eden與FromSurvivor區中，然後將可達的對象複製到ToSurvivor區中，注意此時將這些對象的年齡+1，並清除Eden+FromS中的無用對象。然後再將FromS變為ToS，ToS變為FromS，（也省去了將To中的對象複製給From中這一步驟）以便下一次的對象回收。

2）對象分配的機制

a. 一般對象首先分配給Eden區，若空間不足則會觸發MinorGC。

b. 大對象會直接分配到年老代，若空間不足觸發FullGC。

c. 對象在幾個情況下將從年輕代進入年老代：

        c1:對象年齡到了（默認為15，在複製過程中年齡增加，因為可達而熬過了一次GC嘛）可通過-XX:MaxTenuringThreshole設置進入年老代的年齡。

        c2:動態對象年齡判斷：當年輕代中同一年齡的對象所佔存儲空間之和大於 Survivor 的一半時（佔滿了toSurvivor？），將大於等於該年齡的對象都放入年老代

        c3:空間分配擔保：年輕代採用複製算法，就需要有空間在survivor區裝不下存活對象的時候幫忙存儲多出來的對象（一般發生於一次MinorGC之前，存活對象過多導致survivor放不下了），年老代即為空間分配擔保的空間。發生空間分配擔保時，會進入老年代。

3）空間分配擔保機制

年老代進行空間分配擔保是有風險的，若擔保過來的對象超過了剩餘空間，那麼年老代會發生FullGC。

所以在發生MinorGC之前，虛擬機會判斷新生代所有對象總空間（！！一次保障性的對比，若成立則其子集肯定成立）是否小於年老代最大連續空間大小，若小於，則擔保成功，認為這次MinorGC是安全的，執行GC。若大於，則要判斷年老代是否開啟HandlePromotionFailure（是否允許空間分配擔保），若沒開啟，則直接執行FullGC。若開啟了，則判斷以往平均擔保大小是否小於最大連續空間大小，若小於，則嘗試MinorGC（有風險，失敗了再FullGC，多一次MinorGC），若大於，則FullGC（包括MinorGC）。

4）總結一下GC觸發條件與設置 

MinGC：當Eden區不夠時，可設置-XX:SurvivorRatio設置年輕代中Eden的比例，-XX:NewRatio設置堆中年輕代比例，-Xms  -Xmx設置堆最小最大值。

FullGC：a.System.gc()

                b.永久代，類、靜態變量，常量太多，不夠放  -XX:MaxPermSize

                c.老年代：c1大對象直接進入時不夠 c2空間分配擔保，MinorGC前，不願意擔保直接FullGC，願意擔保且空間小於之前擔保平均值FullGC，若大於但擔保失敗了（這次太多了）先MinorGC（發現不行）再FullGC。

                d,CMS回收器：只針對老年代收集，浮動垃圾過多，當超過設置的比例大小時（因為用戶線程也有空間），會FullGC。設置老年代空間使用比例

-XX:CMSInitialingOccupationFraction，到達這麼多時FullGC

目前了解的調優方式：

1）頻繁GC時，要使用JDK一些工具排查問題具體位置。

jstat：虛擬機各方面的運行數據  jmap：生成內存轉儲快照  一般通過這兩個就能定位堆中的問題，判斷是空間設置不合理還是程序問題。

跟着GC出發點走，調整各個區域大小-Xms -Xmx -XNewRatio -XX:SurvivorRatio  -XX:permSize，以及年老代相關的 maxTenuringTreshold，handlePromotionFailure（一般設為true，以減少FullGC，給MinorGC機會嘛）

2）性能問題，要根據需求選擇合適的垃圾回收器，以停頓時間為目標還是以吞吐量為目標

如何通知java虛擬機進行垃圾回收？以及垃圾回收機制的原理是什麼

java的垃圾回收會由虛擬機自動進行。因為各版本虛擬機的實現不一樣，具體回收時點會有一定的不同，但大體上在對內存不足時，是一定會嘗試進行一次回收的。如果回收後，內存還是不夠，則會報出經典的OutofMemory異常。

用戶可以調用System.gc()進行強制的內存回收，但和上面一樣，回收完後不一定就保證能有足夠的內存。

具體原理你可以想象為虛擬機會保存一張森林結構的內存對象表，林中各樹的根節點是各個線程，線程中引用的對象，以及這些對象引用的其他對象會按照引用關係依次排列分布到樹中。這樣當GC進行時，依次掃描所有對象，如果一個對象的父引用指向不到一個處於活動狀態的線程，或者所有直接父引用已經標記為可回收，則將這個對象標記為可回收。最後再釋放所有標記為可回收的對象內存，達到清理內存垃圾的目的。

Java虛擬機垃圾回收機制是怎樣的?

System.gc() 可以建議jvm進行垃圾回收，不過這個可以通過配置禁止掉。

一個後台線程在資源不足或一定時間後回收廢棄的對象佔用的內存。

java中垃圾回收器讓工作線程停頓下來是怎麼做的？

1、jvm中，在執行垃圾收集算法時，Java應用程序的其他所有除了垃圾收集收集器線程之外的線程都被掛起。此時，系統只能允許GC線程進行運行，其他線程則會全部暫停，等待GC線程執行完畢後才能再次運行。這些工作都是由虛擬機在後台自動發起和自動完成的，是在用戶不可見的情況下把用戶正常工作的線程全部停下來，這對於很多的應用程序，尤其是那些對於實時性要求很高的程序來說是難以接受的。 但不是說GC必須STW（Stop-The-World，全局暫停）, 你也可以選擇降低運行速度但是可以並發執行的收集算法，這取決於你的業務。

深入理解GC垃圾回收機制

在我們程序運行中會不斷創建新的對象，這些對象會存儲在內存中，如果沒有一套機制來回收這些內存，那麼被佔用的內存會越來越多，可用內存會越來越少，直至內存被消耗完。於是就有了一套垃圾回收機制來做這件維持系統平衡的任務。

1.確保被引用對象的內存不被錯誤的回收

2.回收不再被引用的對象的內存空間

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時， 計數器值就減1；任何時刻計數器為0的對象就是不可能再被使用的。

優點：引用計數收集器可以很快地執行，交織在程序的運行之中。

缺點：很難處理循環引用，比如上圖中相互引用的兩個對象，計數器不為0，則無法釋放，但是這樣的對象存在是沒有意義的，空占內存了。

引用計數法處理不了的相互引用的問題，那麼就有了可達性分析來解決了這個問題。

從GC Roots作為起點，向下搜索它們引用的對象，可以生成一棵引用樹，樹的節點視為可達對象，反之最終不能與GC Roots有引用關係的視為不可達，不可達對象即為垃圾回收對象。

我自己的理解是，皇室家族每過一段時間，會進行皇室成員排查，從皇室第一代開始往下找血緣關係的後代，如果你跟第一代皇室沒有關係，那麼你就會被剔除皇室家族。

1.虛擬機棧中引用的對象（正在運行的方法使用到的變量、參數等）

2.方法區中類靜態屬性引用的對象（static關鍵字聲明的字段）

3.方法區中常量引用的對象，(也就是final關鍵字聲明的字段)

4.本地方法棧中引用的對象（native方法）

1.顯示地賦予某個對象為null，切斷可達性

在main方法中創建objectA、objectB兩個局部變量，而且相互引用。相互引用直接調System.gc()是回收不了的。而將兩者都置為null，切斷相互引用，切斷了可達性，與GCRoots無引用，那麼這兩個對象就會被回收調。

2.將對象的引用指向另一個對象

這裡將one的引用也指向了two引用指向的對象，那麼one原本指向的對象就失去了GCRoots引用，這裡就判斷該對象可被回收。

3.局部對象的使用

當方法執行完，局部變量object對象會被判定為可回收對象。

4.只有軟、弱、虛引用與之關聯

new出來的對象被強引用了，就需要去掉強引用，改為弱引用。被弱引用之後，需要置空來幹掉強引用，達到隨時可回收的效果。

只被軟引用的對象在內存不足的情況，可能會被GC回收掉。

只被弱引用持有的對象，隨時都可能被GC回收，該對象就為可回收對象。

是不是被判定為了可回收對象，就一定會被回收了呢。其實Ojbect類中還有一個finalize方法。這個方法是對象在被GC回收之前會被觸發的方法。

該方法翻譯過來就是：當垃圾回收確定不再有對該對象的引用時，由垃圾回收器在對象上調用。子類重寫finalize方法以處置系統資源或執行其他清除。說人話就是對象死前會給你一個迴光返照，讓你清醒一下，想幹什麼就幹什麼，甚至可以把自己救活。我們可以通過重寫finalize方法，來讓對象復活一下。

示例：

執行的結果：

這裡我們重寫FinalizeGC類的finalize方法， 使用FinalizeGC.instance = this語句，讓對象又有了引用，不再被判定為可回收對象，這裡就活了。然後再置空再回收一下，這個對象就死了，沒有再被救活了。所以finalize方法只能被執行一次，沒有再次被救活的機會。

在JDK1.8版本廢棄了永久代，替代的是元空間（MetaSpace），元空間與永久代上類似，都是方法區的實現，他們最大區別是：元空間並不在JVM中，而是使用本地內存。

元空間有注意有兩個參數：

MetaspaceSize ：初始化元空間大小，控制發生GC閾值

MaxMetaspaceSize ： 限制元空間大小上限，防止異常佔用過多物理內存

為什麼移除永久代？

移除永久代原因：為融合HotSpot JVM與JRockit VM（新JVM技術）而做出的改變，因為JRockit沒有永久代。

有了元空間就不再會出現永久代OOM問題了！

1.Generational Collection（分代收集）算法

分代收集算法是GC垃圾回收算法的總綱領。現在主流的Java虛擬機的垃圾收集器都採用分代收集算法。Java 堆區基於分代的概念，分為新生代（Young Generation）和老年代（Tenured Generation），其中新生代再細分為Eden空間、From Survivor空間和To Survivor空間。 (Survivor：倖存者)

分代收集算法會結合不同的收集算法來處理不同的空間，因此在學習分代收集算法之前我們首先要了解Java堆區的空間劃分。Java堆區的空間劃分在Java虛擬機中，各種對象的生命周期會有着較大的差別。因此，應該對不同生命周期的對象採取不同的收集策略，根據生命周期長短將它們分別放到不同的區域，並在不同的區域採用不同的收集算法，這就是分代的概念。

當執行一次GC Collection時，Eden空間的存活對象會被複制到To Survivor空間，並且之前經過一次GC Collection並在From Survivor空間存活的仍年輕的對象也會複製到To Survivor空間。

對象進入到From和To區之後，對象的GC分代年齡ege的屬性，每經過GC回收存活下來，ege就會+1，當ege達到15了，對象就會晉級到老年代。

2.Mark-Sweep（標記-清除）算法

標記清除：標記階段的任務是標記出所有需要被回收的對象，清除階段就是回收被標記的對象所佔用的空間。標記-清除算法主要是運用在Eden區，該區對象很容易被回收掉，回收率很高。

3.Copying（複製）算法

複製算法的使用在From區和To區，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活着的對象複製到另外一塊上面，然後再把已使用的內存空間一次清理掉，這樣一來就不容易出現內存碎片的問題。

缺點：可使用內存縮減為一半大小。

那麼複製算法使可使用內存大小會減半，設計上是怎麼解決這個問題的呢。就是給From和To區劃分儘可能小的區域。經過大數據統計之後，對象在第一次使用過後，絕大多數都會被回收，所以能進入第一次複製算法的對象只佔10%。那麼設計上，Eden、From、To區的比例是8:1:1，絕大多數對象會分配到Eden區，這樣就解決了複製算法縮減可用內存帶來的問題。

4.Mark-Compact (標記—整理)算法

在新生代中可以使用複製算法，但是在老年代就不能選擇複製算法了，因為老年代的對象存活率會較高，這樣會有較多的複製操作，導致效率變低。標記—清除算法可以應用在老年代中，但是它效率不高，在內存回收後容易產生大量內存碎片。因此就出現了一種標記—整理算法，與標記—清除算法不同的是，在標記可回收的對象後將所有存活的對象壓縮到內存的一端，使它們緊湊地排列在一起，然後對邊界以外的內存進行回收，回收後，已用和未用的內存都各自一邊。

垃圾收集算法是內存回收的方法論，那麼垃圾收集器就是內存回收的具體實現：

Serial 收集器（複製算法): 新生代單線程收集器，標記和清理都是單線程，

優點是簡單高效；

Serial Old 收集器 (標記-整理算法): 老年代單線程收集器，Serial 收集器

的老年代版本；

ParNew 收集器 (複製算法): 新生代收並行集器，實際上是 Serial 收集器

的多線程版本，在多核 CPU 環境下有着比 Serial 更好的表現；

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（標記-清除算法）： 老年代並行

收集器，以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器，具有高並發、低停頓

的特點，追求最短 GC 回收停頓時間。

java垃圾回收是什麼？

垃圾回收叫做GC：garbage collection，是java虛擬機JVM提供的一種內存回收方式。開發者在使用java開發的時候不需要像使用C/C++一樣去手動釋放內存，虛擬機會通過自動檢測的方式，去釋放內存。比如你用java new了一個對象，這個時候你得到了一個強引用，strong reference。當你不在需要這個對象的時候，你只需要把它設置成null。這個時候JVM並不會立刻回收掉這塊內存，在之後的某個時間點，當JVM檢測內存的時候發現這塊內存已經沒有任何強引用了，就會把它釋放掉。