JVM知识点整理

回收哪个区域？

JVM GC只回收堆区和方法区内的基本类型数据和对象。

栈区的数据（仅指基本类型数据），在超出作用域后会自动出栈释放掉，所以其不在JVM GC的管理范围内。

关联面试题：fullgc会回收方法区（元空间）吗?

1.常量对象不再任何地方被引用的时候，这个常量可以被回收
2.无用类（堆中不存在该类的任何实例对象,加载该类的类加载器已经被回收,Class对象不在任何地方被引用）

怎么判断对象可以被回收了

对象不可达

GC Roots 作为起始节点，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程的就是一条引用链，没有在这个链条上面的对象，也就是根节点通过引用链不可达到这个对象时，就认为这个对象是可以被回收的。

关联面试题：哪些对象可以作为 GC Root （两栈两方法）

• 虚拟机栈中引用的对象
• 本地方法栈中 JNI引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象

public class StaticObj {
    public static Object obj = new Object();
    
    //...
}

public class ConstObj {
    public static final String STR = "hello";
    
    //...
}

JVM GC什么时候执行？

• 老年代空间不足
• 方法区空间不足
• Eden区和s区不足
• 手动触发gc

分代回收机制

弱分代假说：绝大多数对象都是朝生夕死的。
强分代假说：熬过越多次的垃圾回收的对象，就越难消亡

思考：假如eden区80m,老年代200m,一个对象90m?

老年代的担保机制，如果一个对象大于设定的值那么直接丢到老年代中。
除此之外，当存活的对象超过Survivor空间大小时，这些存活的对象会忽略年龄，直接进入老年代里。

各区域触发垃圾回收的类型与解释

• Minor GC：只回收新生代区域。
• Major GC：只回收老年代区域。只有CMS实现了MajorGC，所以在老年代里，触发GC，除了CMS和G1之外的其他收集器，大多数触发的其实是 Full GC
• Full GC：回收整个堆区和方法区
• Mixed GC：回收整个新生代和部分老年代。G1收集器实现了这个类型。

新生代

默认情况下，新生代（Young generation）、老年代（Old generation）所占空间比例为 1 : 2 。
包含1个伊甸园空间（Eden）， 2个幸存者空间（Fron Survivor、To Survivor）
Eden : Fron : To = 8 : 1 : 1
适合使用标记-复制算法

新生代GC收集（类比倒水）

新创建的对象，是保存在伊甸园空间的（Eden）。那些经历多次GC依然存活的对象会经由幸存者空间（Survivor）转存到老年代空间（Old generation）

老年代（为什么老年代的回收耗时，比新生代更长呢）

1、老年代内存占比更大，所以理论上回收的时间也更长
2、老年代使用的是标记-整理算法，清理完成内存后，还得把存活的对象重新排序整理成连续的空间，成本更高

跨代引用的问题

卡表（Card Table）
每一个卡页，可能会包含N个存在跨区域引用的对象，只要存在跨区域引用的对象，这个卡页就会被标识为1。当GC发生的时候，就不需要扫描整个区域了，只需要把这些被标识为1的卡页加入对应区域的 GC Roots 里一起扫描即可。

方法区

之前引用的面试题已经说明过，这边再重新说明一次
1.常量对象不再任何地方被引用的时候，这个常量可以被回收
2.无用类（堆中不存在该类的任何实例对象,加载该类的类加载器已经被回收,Class对象不在任何地方被引用）

回收算法讲解

标记 - 清除算法

标记出所有存活的对象，再扫描整个空间中未被标记的对象直接回收。

标记 - 复制算法

把内存分成两块大小相同的空间（1 : 1），每次只使用其中一块，当使用中的这块内存用完了，就把存活的对象移动到另一块内存中，再把使用过的这块内存空间一次性清理掉。(依照eden区、survivor区思考)
缺点：这个做法虽然效率极高，但也浪费了一半的内存空间。

标记 - 整理算法

和标记-清除算法一样，先标记，但清除之前，会先进行整理，把所有存活的对象往内存空间的左边移动，然后清理掉存活对象边界以外的内存，即完成了清除的操作。

常用的垃圾回收器

Serial/Serial Old

一个单线程工作的收集器。在进行垃圾回收的时候，需要暂停所有的用户线程，直到回收结束。

ParNew( 负责收集新生代区域)

ParNew 就是 在Serial 收集器的基础之上，实现了它的多线程版本。

Parallel Scavenge

和 ParNew 很相似，都是新生代的收集器，支持多线程并行回收，也同样是使用标记-复制来作为回收算法。
区别：实现一个可控制吞吐量的垃圾收集器。

Parallel Old

Parallel Old 是 Parallel Scavenge 的老年代版本

CMS

CMS 负责收集老年代区域，它采用标记-清除算法。

1. 初始标记
   STW,GC Root直接关联的对象
2. 并发标记
   并发标记从GC Roots直接关联的对象开始，遍历整个引用链，这个阶段耗时较长，但用户线程可以和GC线程一起并发执行。
3. 重新标记
   STW,重新标记就是修正用户线程继续运行，导致的变动的那一部分对象
4. 并发清理

缺陷：
1.内存碎片。由于使用了 标记-清理 算法，回收结束后会产生大量不连续的内存空间，也就是内存碎片。
2.GC进行时会降低吞吐量。
3.浮动垃圾。CMS有两个阶段是可以用户线程和GC线程并发执行的，用户线程的继续执行自然会伴随垃圾的不断产生，这些就是浮动垃圾。这些垃圾只能等下次触发GC的时候才能清除了

G1

G1 收集器的设计理念是：实现一个停顿时间可控的低延迟垃圾收集器。

G1 依然遵循分代回收的设计理论，但它对堆（Java Heap）内存进行了重新布局，不再是简单的按照新生代、老年代分成两个固定大小的区域了，而是把堆区划分成很多个大小相同的区域（Region），新、老年代也不再固定在某个区域了，每一个Region都可以根据运行情况的需要，扮演Eden、Survivor、老年代区域、或者Humongous区域。

运行步骤

1.初始标记
只标记 GC Roots 能直接关联的对象
2.并发标记
从根节点（GC Root）开始，顺着引用链遍历整个堆，找出存活的对象。这个步骤耗时较长，但用户线程可以和GC线程并发执行。
3.最终标记
处理并发标记阶段，用户线程继续运行产生的引用变动，这个阶段需要暂停用户线程，支持并行处理。
4.筛选回收
计算出各个Region的回收价值和成本，再根据用户期望的停顿时间来决定要回收多少个Region。
回收使用的是复制算法，把需要回收的这些Region里存活的对象，复制到空闲的Region中，然后清理掉旧Region全部空间。

三色标记（解决或降低用户线程的停顿）

原理流程

初始标记

并发标记

此时黑色对象就是存活的对象，白色对象就是已消亡可回收的对象。

最终标记和重新标记解决了什么？

漏标

D此时所有引用已经扫描过，但是此时D->G,但是对于GC线程来说，是不知道这个引用的，就会产生漏标。

多标

D->E 引用断开，E、F、G不可达。

读屏障、写屏障

在读写前后，将变动节点记录下来（对象 G） 给记录下来。（可以想象成AOP）

CMS通过写屏障卡表解决

卡表是一个与Java堆大小相同的数组，每个元素记录着相应内存区域是否被修改。当 当对一个对象引用进行写操作时（对象引用改变），写屏障逻辑将会标记对象所在的卡页为dirty。垃圾收集器会检查卡表中所有“dirty”条目所对应的内存区域。

G1写屏障rset解决

Remembered Set（RSet），它是一种专门针对并发标记整理算法的优化，它能够更方便和高效地记录所有引用了老年代对象的新生代对象，避免了传统卡表方式在处理跨代引用时需要全局扫描卡表的缺点。
当某个Region的对象被修改时，处理这个Region的线程需要扫描该Region的RSet，找到其他Region中指向该Region的对象。

RSet就是卡表的实现，卡表是数组，而RSet是HashTable。

RSet是Points-into（谁引用了我）
解决跨代引用问题，记录region之间的引用关系。从而可以通过本region的Rset快速找到存活的对象。
CMS是Points-out（我引用了谁的对象）
并发标记阶段会把这些发生变化的对象所在的Card标识为Dirty，这样后续阶段就只需要扫描这些Dirty Card的对象，从而避免扫描整个老年代。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-487828.html

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