第五篇 Java垃圾回收相关算法 - 应用阶段

偏执的太偏执、 2022-11-12 01:41 163阅读 0赞

# 第五篇 Java垃圾回收相关算法 - 应用阶段 #

### 文章目录 ###

*  第五篇 Java垃圾回收相关算法 - 应用阶段
 *  前言
 *  一、分代收集算法
 *   *  1.概述
     *  2.基本思想
     *  3.例子
 *  二、增量收集算法
 *   *  1.概述
     *  2.基本思想
     *  3.缺点
 *  三、分区算法
 *   *  1.概述

# 前言 #

*  前面所有这些算法中，并没有一种算法可以完全替代其他算法，它们都具有自己独特的优势和特点。

# 一、分代收集算法 #

## 1.概述 ##

*  分代收集算法，是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点使用不同的回收算法，以提高垃圾回收的效率。
 *  在Java程序运行的过程中，会产生大量的对象，其中有些对象是与业务信息相关，比如Http请求中的Session对象、线程、Socket连接，这类对象跟业务直接挂钩，因此生命周期比较长。但是还有一些对象，主要是程序运行过程中生成的临时变量，这些对象生命周期会比较短，比如: String对象， 由于其不变类的特性，系统会产生大量的这些对象，有些对象甚至只用一次即可回收。
 *  目前几乎所有的GC都是采用分代收集(Generational Collecting) 算法执行垃圾回收的。

## 2.基本思想 ##

*  在HotSpot中，基于分代的概念，GC所使用的内存回收算法必须结合年轻代和老年代各自的特点。  
    **1）年轻代(Young Gen)**  
    ① 年轻代特点:区域相对老年代较小，对象生命周期短、存活率低，回收频繁。  
    ② 这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对象大小有关，因此很适用于年轻代的回收。而复制算法内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。  
    **2）老年代(Tenured Gen)**  
    ① 老年代特点:区域较大，对象生命周期长、存活率高，回收不及年轻代频繁。  
    ② 这种情况存在大量存活率高的对象，复制算法明显变得不合适。一般是由标记-清除或者是标记-清除与标记-整理的混合实现。
 *  各个阶段的开销  
    ① Mark阶段的开销与存活对象的数量成正比。  
    ② Sweep阶段的开销与所管理区域的大小成正相关。  
    ③ Compact阶段的开销与存活对象的数据成正比。

## 3.例子 ##

*  以HotSpot中的CMS回收器为例，CMS是基于Mark-Sweep实现的，对于对象的回收效率很高。而对于碎片问题，CMS采用基于Mark-Compact算法的Serial Old回收器作为补偿措施:当内存回收不佳(碎片导致的Concurrent Mode Failure时)，将采用Serial Old执行Full GC以达到对老年代内存的整理。
 *  分代的思想被现有的虚拟机广泛使用。几乎所有的垃圾回收器都区分新生代和老年代。

# 二、增量收集算法 #

## 1.概述 ##

*  上述现有的算法，在垃圾回收过程中，应用软件将处于一种Stop The World的状态。在Stop the World状态下，应用程序所有的线程都会挂起，暂停一切正常的工作，等待垃圾回收的完成。如果垃圾回收时间过长，应用程序会被挂起很久，将严重影响用户体验或者系统的稳定性。为了解决这个问题，即对实时垃圾收集算法的研究直接导致了增量收集(Incremental Collecting)算法的诞生。

## 2.基本思想 ##

*  如果一次性将所有的垃圾进行处理，需要造成系统长垃圾收集线程和应用程序线程交替执行。每次，垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间，接着切换到应用程序线程。依次反复，直到垃圾收集完成。
 *  总的来说，增量收集算法的基础仍是传统的标记-清除和复制算法。增量收集算法通过对线程间冲突的妥善处理，允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记、清理或复制工作。

## 3.缺点 ##

使用这种方式，由于在垃圾回收过程中，间断性地还执行了应用程序代码，所以能减少系统的停顿时间。但是因为线程切换和上下文转换的消耗，会使得垃圾回收的总体成本上升，造成系统吞吐量的下降。

# 三、分区算法 #

## 1.概述 ##

*  一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次GC时所需要的时间就越长，有关GC产生的停顿也越长。为了更好地控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理地回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从  
    而减少一次GC所产生的停顿。
 *  分代算法将按照对象的生命周期长短划分成两个部分，分区算法将整个堆空间划分成连续的不同小区间。
 *  每一个小区间都独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间。