秋招突击——8/15——知识补充——垃圾回收机制

引言

• 上次面试腾讯，让我说了一下垃圾回收机制，虽然大概都说出来了，但是觉得还是有不够详细，今天好好整理一下，下次不会这么狼狈了！

正文

指针引用

• Java中对象的访问是需要通过引用进行判断的，引用主要分为其中，按照强度递减分别是：强软弱虚

  • 强引用
    • 通过new创建的对象，直接用=赋值，如果还存在强引用，垃圾回收器绝对不会回收他
  • 软件引用
    • 需要使用SoftReference进行声明
    • 如果内存不够了，要报异常了，这里就要的优先回收软引用
    • 用于对象缓存

  Obj obj = new Obj();
  SoftReference<Obj> sr = new SoftReference<Obj>(obj)
  

  • 弱引用
    • 描述非必须的对象，当一个对象只有弱引用，只要发生GC，一定会被回收

  Obj obj = new Obj();
  WeakReference<Obj> sr = new WeakReference<Obj>(obj)
  

  • 虚引用
    • 最弱的引用，形同虚设
    • 仅仅是当前对象被回收了，我能收到通知

可达性分析算法

• 通过一系列GC Root的根对象作为起始节点，然后根据引用关系向下搜索，搜索走过的路径就是引用链。

  • GC Root不可达，说明对象不再被使用
  • GC Root可达，说明对象仍旧在使用

• 固定为GC Root的对象有以下几种

  • 在虚拟栈中引用的对象
  • 在方法区，类静态属性引用的对象
  • 在方法区，常量引用的对象
  • 在本地方法栈中Native方法引用的对象
  • Java虚拟机内部的引用
  • 同步锁持有的对象

垃圾回收算法

标记清除算法

• 找出所有对象，将存活对象进行标记，然后清理掉未标记的对象，结束。
  

标记整理算法

• 首先找出所有对象，将存活对象进行标记，然后将存活对象整理一端，将内存区域直接清除掉
  

复制

• 将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这一块内存用完了，就将存活对象复制到另外一块上，然后再将使用过的内存空间进行一次清理
  

分代收集

• 根据对象的存活周期将内存划分为几块，不同块采用不同的收集算法。
• 一般分为新生代和老年代，
  • 新生代
    • 绝大多数的对象都是活不过一次垃圾回收
    • 使用复制算法
  • 老年代
    • 大多数是熬过了很多次垃圾回收过程的对象。
    • 标记清除 或者 标记整理算法

垃圾收集器

• 目前常用的hotpot虚拟机支持其中垃圾收集器，可以混用。
  

Serial收集器

• 基本流程
  • 暂停所有的工作线程，专门进行垃圾回收
• 针对对象
  • 新生代
• 算法
  • 复制算法

ParNew并行收集器

• 多线程版的Serial收集器
• 基本流程
  • 暂停所有工作线程，使用多线程进行垃圾回收
• 针对对象
  • 新生代
• 算法
  • 复制算法

Parallel Scavenge吞吐量优先收集器

• 多线程垃圾收集器，尽量压缩垃圾收集时，用户线程的停顿时间

• 基本流程

  • 暂停所有工作线程，使用多线程进行垃圾回收

• 针对对象

  • 新生代

• 算法

  • 复制算法

• 注意

  • 需要控制最大垃圾收集停顿时间
  • 设置吞吐量大小

Serial Old老年代收集器

• Serial收集器的老年版，使用标记-整理算法，提供客户端模式下使用
• 基本流程
  • 暂停所有工作线程，使用多线程进行垃圾回收
• 针对对象
  • 老年代
• 算法
  • 标记整理算法

Parallel old收集器

• 多线程垃圾收集器，尽量压缩垃圾收集时，用户线程的停顿时间

• 基本流程

  • 暂停所有工作线程，使用多线程进行垃圾回收

• 针对对象

  • 老年代

• 算法

  • 复制算法

• 注意

  • 应用于处理器资源较为稀缺的场合，考虑使用Parallel Scavenge 和 Parallel Old一块使用

CMS收集器

• 追求最短停顿时间的垃圾收集器

• 基本流程

  • 初始标记
    • 停下所有线程，仅仅标记一下GC Root能够关联的对象
  • 并发标记
    • 用户线程并行，进行GC Roots Tracing，耗时最长
  • 重新标记
    • 修正并发期间因为程序调用导致的标记变动，停下所有工作线程，耗时较短
  • 并发清除
    • 用户线程并行，清除掉死亡对象

• 总结

  • 吞吐量低，但是停顿时间少，完成垃圾回收时间长，但是是并行的
  • 使用标记清除算法，内存空间不连续，大量的空间碎片

G1收集器（Garbage First垃圾优先）

• 将内存进行分区，然后进行回收价值和成本排序，价值越高成本越低的区块优先回收。

• 特性和问题总结：

  • 将整个堆分成大小相同的Region区域，每一个都是Region都可能是新生代、老年代、Eden空间和Survivor空间
  • G1每次收集的时候，只会收集部分Region，每次收集时，会先估算每一个小块存活对象的总数，回收垃圾最多的小块会先被收集
    • 对于跨Region的引用对象，使用记忆集解决
    • 并发标记阶段如何保证收集县城和用户线程互不干扰的运行
      • 回收过程中改变对象引用关系：通过原始快照SATB算法实现
      • 回收过程中创建新对象：使用单独的分区和指针TAMS保存新创建的对象

• 四个步骤

  • 初始标记：
    • 仅仅标记一下GC Root能够关联的对象（停顿一下）
  • 并发标记：
    • 进行可达性分析，完成对象图扫描，判断存活对象和可回收对象
    • 处理STAB记录的是否有引用变动的对象
  • 最终标记
    • 暂时停顿，查看处理并发阶段结束后少量的SATB记录
  • 筛选回收
    • 根据统计的回收价值和成本并排序，筛选region进行回收
    • 使用标记复制的算法实现

总结

• 这里是粗浅的理解，后续会在有补充，有很多问题都没有解决，包括怎么进行GC调优呀等等，都没有看！