《深入理解java虚拟机》笔记——2.垃圾回收&回收策略&调优思路

拼搏现实的明天。 2023-09-30 10:10 11阅读 0赞

#### 怎么判对对象该被回收了？ ####

*  **引用计数法**  
    给对象一个“引用计数器”，美得你每当这个对象被成功“引用”一次，则让这个引用计数器 +1；引用“失效”，则让这个引用计数器 -1；当引用计数器为 0时，则这个对象该被回收了；  
    存在“循环引用”的问题，即A与B互相引用，但在其他地方A、B都没有被被使用，这样引用计数器永远不会为 0；
 *  **可达性分析**  
    可达性分析则解决了“循环引用”的问题，即规定了一系列称为“GC Roots”的对象，以GC Roots为起点向下搜索，若能找到当前对象，则称当前对象是“可达的”；若没有一条从GC Roots到对象的“引用链”，则对象该被回收了；

#### **哪些对象可以作为GCRoots？（4种）** ####

1.  方法区的常量引用的对象；
2.  方法区的静态static属性引用的对象；
3.  Java虚拟机栈中（本地变量表中的）引用的对象；
4.  本地方法栈（Native方法）引用的对象；

#### **几种引用类型？（4种）** ####

1.  强引用；如 Object o = new Object(); 只要强引用还在，垃圾回收器就永远不会回收其指向的对象；
2.  软引用；来描述一些“还有用，但并非必须回收”的对象；只要“内存不足时，Jvm就会回收软引用所关联的对象”；由 java.lang.ref.softReference 支持；  
    作用：用于实现类似“缓存”的功能；当内存够用时，就从软引用取值，无需频繁的访问真实数据，提升了速度（类似redis）；当内存不够用，则会被Jvm回收；
3.  弱引用；也是来描述“非必须被回收”的对象，但程度比软引用弱一些，即“对象只能存活到下一次的垃圾回收之前”，当下一次垃圾回收到来，无论内存是否够用，都一定会被回收；
4.  虚引用；虚引用区别上面三种引用，和垃圾回收没有直接关系；被虚引用关联的对象在被回收时会收到一个“系统通知”，虚引用主要用来“跟踪对象被垃圾回的活动”；

#### **对象回收的过程？（2次标记1次回收）** ####

*  第一次标记：通过“可达性分析”得知，当前对象没有到GC Roots 的引用链，则当前对象该被回收了；当前对象被第一次标记；同时如果当前对象所在的那个类没有重写finalize() 方法，或者finalize() 方法已经被执行过了，则不会再执行该方法；否则，需要执行finalize() 方法的对象会放在一个F-Queue队列中，等待执行；
 *  第二次标记：若对象在第二次标记之前没有“逃逸”（如：通过finalize() 方法），则对象会被第二次标记，意味着对象真正的被回收；

#### **方法区的垃圾回收？（常量池、卸载类）** ####

主要包括常量池中对象的回收和卸载不再使用的类；

1.  回收“废弃的常量”，即该常量在程序中没有在任何一个地方被使用，则这个常量被回收；
2.  卸载“无用的类”，包括几种情况：(1)该类的所有对象都被回收了；(2)加载类的ClassLoader被回收；(3)该类的Class对象被回收，无法再任何地方通过反射获取该类信息；则该类被“卸载回收”；

#### **垃圾回收算法？（4种）** ####

1.  **标记-清除算法**；先将所有要回收的对象统一标记；标记完成后在统一回收；  
    特点：分为“标记”和“清除”两个阶段，效率低；产生大量不连续的“内存碎片”，
2.  **复制算法**；准备两块大小相等的内存空间，将“存活”得对象复制到另一块内存，然后将之前的整块内存全部回收；  
    特点：对整块内存回收，不产生碎片；复制对象时，只需要移动“栈顶指针”，再将对象按顺序分配内存即可；但是会浪费一倍的内存空间，如新生代分区Eden与两个相等的Survior大小比 8：1：1；
3.  **标记-整理算法**；跟标记-清除算法类似，区别是回收时，将存活的对象“朝着内存空间的一端移动”，随后回收“端边界”以外的对象，保证回收后，内存空间的连续性，不产生碎片；
4.  #### **分代收集算法**；根据对象的特点（大小、存活能力）将对象分别放在“新生代”和“老年代”，分别采取高效的Minor GC，与效率较低的Full GC； ####

#### **新生代与老年代？** ####

*  **新生代**：对象的存活能力低，每次垃圾回收都会清除大量的对象，垃圾回收发生的比较频繁；采取“复制算法”，速度快，无内存碎片；
 *  **老年代**：对象的存活能力强，或者对象本身特别大，没有足够的空间“担保”进行复制算法；采取“标记清除/整理 算法”，回收对象过程比较缓慢；

#### **Minor GC与Full GC？触发条件？** ####

*  **Minor GC**：即新生代垃圾回收；因为新生代对象存活率低，且采用“复制算法”，因此垃圾回收的频率高，速度快；  
    触发条件：当新生代的Eden区满了，则会将对象放入Survior区，通过复制算法来垃圾回收；
 *  **Full GC**：即老年代垃圾回收；会发生Major GC（清理“永久代”）且至少伴随一次Minor GC；发生频率低，而且速度非常慢，时间为Minor GC的十倍以上；  
    触发条件：(1)调用System.gc()，系统建议执行Full GC；(2)方法区空间不足；(3)老年代空间不足；(4)向Survior区复制时，Survior区空间不够用，则会将对象放入老年代，而此时老年代也不够用了；

#### **几种垃圾回收器？** ####

1.  Serial收集器，单线程，只开启一条线程来垃圾回收，而且回收垃圾时必须停止其他线程；
2.  ParNew收集器，Serial收集器的多线程版，且回收垃圾时必须停止其他线程；
3.  Parallel收集器，多线程，采用复制算法，对吞吐量敏感；  
    （吞吐量 = 运行代码时间 / (运行代码时间 + 垃圾回收时间)）
4.  Serial Old收集器，Serial收集器的老年代版本；
5.  Parallel Old收集器，Parallel收集器的老年代版本；
6.  **CMS收集器**：基于“**标记清除算法**”；回收分为**四个步骤**：(1) **初始标记**，标记GC Roots直接关联的对象；(2) **并发标记**，进行GC Roots的Tracing跟踪过程（可达性分析）；(3) **重新标记**，修正标记过程中由于用户程序运行而产生的标记变动的对象；(4) **并发清除**，垃圾回收；  
    **优点**：并发收集，停顿少，用户体验好；  
    **缺点**：(1) 对CPU资源敏感，占用较多CPU资源，导致用户程序变慢；(2) 无法处理”浮动垃圾“，即伴随用户程序运行产生的垃圾；(3) 基于”标记-清除“算法，会产生碎片；
7.  G1收集器：目前较为”前沿“的一款垃圾收集器，基于”标记-整理“算法；回收分为四个步骤：(1) 初始标记，标记GC Roots直接关联的对象；(2) 并发标记，进行GC Roots的Tracing过程（可达性分析）；(3) 最终标记，与CMS的”重新标记一样，修正由于用户程序运行导致标记发生变动的对象；(4) 筛选回收，按照回收价值与成本的顺序，依次回收；可以由用户指定的GC停顿来制定回收计划；  
    **优点**：(1) 并行与并发，充分利用多核、多CPU的硬件优势，低停顿；(2) 分代收集，效率高；(3) 基于”标记-整理“算法，不产生碎片；(4) 可预测停顿，即按照用户指定的GC停顿时间制定回收计划；

#### **内存分配与回收策略？（针对垃圾回收的调优思路）** ####

1.  对象优点放在Eden区，Eden区内存不够时发生一次Minor GC；
2.  大对象直接进入“老年代”，大对象指需要很大一块连续内存的对象，如很长的字符串或数组；避免Survior大量的内存复制，且由于复制的Survior内存不够引起的Full GC；
3.  长期存活的对象进入老年代，对象每熬过一次Minor GC则“年龄Age account” +1；大于15则放入老年代；或者采取“动态年龄判断”，在Survior区，当相同年龄的所有对象的内存之和大于Survior的一半，对于大于这个“年龄”的对象，直接放入老年区；

#### 程序调优思路？Jvm调优思路？ ####

**多线程调优：**

*  避免一直处于“运行状态”的线程，如线程内使用 while(true) 语句；导致其他线程长时间的阻塞；
 *  线程很多时，用线程池管理线程；
 *  针对多线程数据同步，少使用粒度大的锁，如直接用synchronized修饰方法，推荐使用灵活的、粒度小的锁，如重入锁RentrantLock；

**Jvm内存分配调优：**

*  合理设置各个代的大小，避免新生代太小（对象优点放在Eden区，Eden区内存小会导致频繁的Minor GC）；避免新生代太大，太大会产生很多碎片；Survior区避免太小，太小导致复制对象时内存不够用，使得对象放入老年区，快速的将老年区填满，导致Full GC；Survoir太大也会导致复制算法的效率低；
 *  合理的选择垃圾收集器，CMS对CPU敏感，产生碎片；而G1收集器性能好，推荐使用；
 *  Jvm启动参数配置“Print GC Detail”和“log gc”，记录垃圾回收日志，便于分析；

#### 怎么发现Jvm内存泄漏？ ####

使用JDK的可视化工具：JConsole；可以监控程序的信息状态：

1.  内存：通过折线图，查看内存是使用情况，同时可以观察到垃圾回收过程，以及内存泄漏；
2.  线程：显示各个线程的名称，状态，阻塞和等待的次数；
3.  类：已加载的类数量，和已经卸载的类的个数；