網際網路技術學習27———垃圾回收演算法+垃圾收集器
垃圾回收Garbage Collection，簡稱GC。GC中的垃圾指的是記憶體中不會再被使用的物件，而回收就是相當於把垃圾“倒掉”。垃圾回收有很多演算法：引用計數法、標記壓縮法、複製演算法、分代、分割槽。
在java堆中，新生代/老年代 =1/2 或1/3比較合適
垃圾回收演算法
引用計演算法：這是一個比較古老而經典的垃圾收集演算法，其核心就是在物件被引用的時候計數器加1，而當引用失效時減1，但是這種方式存在嚴重的問題，無法處理迴圈引用的情況，還有就是每次進行加減操作是比較浪費系統性能。
標記清除法：分為標記和清除兩個階段，這種方式的弊端就是空間碎片問題。垃圾回收後的空間是不連續的。不連續的記憶體空間工作效率要低於連續的空間，且造成了記憶體的浪費。
標記壓縮法：標記壓縮法在標記清除法的基礎上做了優化，把存活的物件壓縮到記憶體的一端，而後進行垃圾清理
分代演算法：根據物件的特點把記憶體分為N塊，然後根據每個記憶體塊的特點使用不同的演算法。如Java中的新生代和老年代
分割槽演算法：主要就是將整個記憶體分成N多個小空間，每個小空間都可以獨立使用，這樣細粒度的控制一次回收多少個小空間和哪些小空間，而不是對整記憶體進行GC，從而提高效能，並減少GC停頓時間。
對於新生代和老年代來說，新生代回收的頻率很高，但是每次回收耗時短，而老年代gc頻率較低，但是每次耗時長，所以應該儘量減少老年代的GC。
老年代中物件已經比較穩定，經過多次GC仍未被回收，在GC過程中，清理的記憶體比較小，存活的物件佔比非常高，因此老年代使用標記壓縮法。
垃圾回收時的停頓現象
為了讓垃圾回收機高效的進行，大部分情況下，會要求系統進入一個停頓狀態（stop the world）。停頓的目的是終止所有應用執行緒，只有這樣系統才不會有新的垃圾產生，同時停頓保證了系統狀態在某個瞬間的一致性，也有益於更好的標記垃圾物件。
物件如何進入老年代
新建立的物件放置在新生代的eden區，如果沒經歷過gc，改新建立的物件會一直放在eden區。經過一次gc後，進入新生代的s0或s1區，在新生代中物件每經歷過一次gc年齡就會增加1，在物件的年齡達到一定大小的時候，就會從新生代進入老年代，物件的年齡應該是該物件經歷過的gc次數決定的。虛擬機器提供了一個引數來控制信新生代物件的最大年齡，當超過這個年齡範圍就會晉升為老年代。另外，大物件即新生代eden區無法裝入時，也會直接進入老年代，JVM中存在相關引數可以設定物件大小超過指定對的大小之後，直接晉升為老年代。
-XX:MaxTenuringThresold 指定新生代物件經過多少次GC就進入老年代。預設情況下是15
-XX:PretenureSizeThreshold 指定不經過新生代直接進入老年代的物件大小
Test05.java
package com.jvmTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* Created by BaiTianShi on 2018/9/24.
*/
public class Test05 {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer,byte[]> map = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 5 ; i++) {
byte[] b = new byte[1024*1024];
map.put(i,b);
}
}
}
引數設定：
-Xmx30M -Xms30M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -XX:PretenureSizeThreshold=1000
控制檯列印：
上述程式碼中，設定了-XX:PretenureSizeThreshold=1000,即指定不經過新生代而直接晉升到老年代的物件大小為1000位元組，而程式碼中new byte[1024*1024] 的大小為1M>1000k,屬於大獨享直接放在老年代，因此老年代userd 5136k。
Test06.java
package com.jvmTest;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* Created by BaiTianShi on 2018/9/24.
*/
public class Test06 {
public static void main(String[] args) {
Map<Integer,byte[]> map =new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 5*1024 ; i++) {
byte[] b =new byte[1000];
map.put(i,b);
}
}
}
JVM設定引數： -Xmx30M -Xms30M -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -XX:PretenureSizeThreshold=1000
控制檯列印：
老年代僅僅使用了56k，這是因為虛擬機器對於體積不大的物件，會優先把資料分配到TLAB區域中，因此就失去了再老年代分配的機會。JVM中每個執行緒，預設是使用TLAB的。
TLAB
TLAB即Thread Local Allocation Buffer 即執行緒本地分配快取，每一個執行緒都會產生一個TLAB，是執行緒獨享的工作區域，JVM使用TLAB避免多執行緒衝突問題，提高物件的分配效率。TLAB空間一般不會太大，當大物件無法再TLAB分配至，會直接分配到堆上。
-XX:+UseTLAB 使用TLAB
-XX:-UseTLAB 禁用TLAB
-XX:+TLABSize 設定TLAB大小
-XX:TLABRefillWasteFraction 設定TLAB空間的單個物件的大小嗎，它是一個比例，預設為64，即物件大於整個空間的1/64時，則在堆中建立此物件。
-XX:+PrintTLAB 列印TLAB資訊
-XX:ResizeTLAB 自動調整TLABRefillWasteFraction閾值。
一個物件的建立流程
一個物件建立在什麼位置，JVM會有一個比價細節的流程，根據資料的大小，引數的設定，決定如何建立分配，以及其位置
垃圾收集器
在tomcat的catalina.sh中使用JAVA_OPT配置初始堆大小、最大堆大小
在JVM中，垃圾回收器有多種：序列垃圾回收器、並行垃圾回收器、CMS回收器(主流)、G1回收器
序列回收器：使用單執行緒進行垃圾回收的垃圾回收器，對於並行能力較弱的計算機來說，序列回收器的專注性和獨佔性往往有更好的效能表現。
+XX:UseSerialGC 設定新生代序列回收器和老年代序列回收器
並行回收器（新生代ParNew回收器）：在序列回收器上做了改進，可以使用多個執行緒同時進行垃圾回收，對於計算能力強的計算機而言，可以有效的縮短垃圾回收所需要的時間，ParNew回收器是一個工作在新生代的垃圾回收器，它只是簡單的將序列回收器多執行緒話，它的回收策略和演算法與序列回收器一樣。
-XX:+UseParNewGC 使用新生代ParNew垃圾回收器
-XX:ParallelGCThreads 指定ParNew回收器工作時的執行緒數量，一般最好和計算機cpu核數相當，避免過多執行緒影響效能。
並行回收器（新生代ParallelGC）:新生代ParalleGC回收器，它是使用了複製演算法的回收器，也就是多執行緒獨佔形式的收集器，它有個非常重要的特點，即非常關注系統的吞吐量。提供了2個非常關鍵的引數控制系統的吞吐量。
-XX:MaxGCPauseMillis 設定最大垃圾收集停頓時間，可將虛擬機器在GC的停頓時間控制在MaxGCPauseMillis範圍內。如果希望減少GC停頓時間，可將MaxGCPauseMillis設定的很小，但是會導致GC頻繁，從而增加GC總時間，降低了吞吐量，所以需要根據實際情況設定該值。
-XX:GCTimeRatio 設定吞吐量大小，它是一個0-100之間的數，預設情況下是99，那麼系統將花費不超過1/(1+n)的時間用於垃圾回收。
-XX:UseAdaptiveSizePolicy 開啟自適應模式，在這種模式下，新生代大小、eden和from或to的比例，以及晉升老年代的物件年齡引數都會被自動調整，以達到堆大小、吞吐量、停頓時間的平衡點
並行回收器（老年代ParallelOldGC）：老年代ParallelOldGC回收器也是一種多執行緒回收器，和新生代的ParallelGC回收器一樣，也是一種關注吞吐量的回收器，使用了標記壓縮演算法進行實現。
-XX:+ParallelOldGC 設定使用老年代ParallelOldGC收集器
-XX:ParalleGCThreads 設定垃圾收集時的執行緒數量
CMS回收器（主流）：全稱Concurrent Mark Sweep 意思為併發標記清除，使用的是標記清除演算法，主要關注系統停頓時。且適用於老年代。
-XX:+UseConcMarkSweepGC 使用cms垃圾回收器
-XX:ConcGCThreads 設定併發執行緒數
CMS並不是獨佔的垃圾回收器，在其進行垃圾回收的過程，程式仍然在工作（其實remark標記階段仍然需要stop the world），又會有新的垃圾不斷產生，所以在使用CMS的過程中要保證應用程式的記憶體足夠可用，CMS不會等到應用程式飽和的時候才去回收垃圾，而是在某一個閾值的時候就開始回收，回收閾值可以使用指定的引數進行設定-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction來指定，預設為68，即當老年代中的使用空間達到68的時候，會執行CMS回收。如果記憶體使用增長過快，在CMS執行過程中，已經出現了記憶體不足的情況，此時CMS回收就會失敗，虛擬機器將啟動老年代序列回收器進行垃圾回收，這會導致應用程式中斷，直到垃圾回收完成後才會正常工作，這個過程GC停頓時間可能較長，所以-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的設定要根據實際的情況來決定。
標記清除法有個缺點就是存在碎片的問題，在CMS中存在相關的引數如下：
-XX：+UseCMSCompactAtFullCollection 設定在CMS回收完成之後進行一次碎片整理
-XX:CMSFullGCBeforeCompaction 設定進行多少次CMS回收之後，對記憶體進行一次壓縮
G1回收器:全稱Garbage-First，它是在jdk1.7中提出的垃圾回收器，長期目標是為了取代CMS回收器，G1回收器擁有獨特的垃圾回收策略，G1屬於分代垃圾回收器，區分新生代和老年代，依然有eden和from/to區，它並不要求整個eden區或者新生代、老年代空間都連續，它使用了分割槽演算法。
並行性：G1回收期間可以多執行緒同時工作
併發性：G1擁有與應用程式交替執行能力，部分工作可以與應用程式同時執行，在整個GC期間不會完全阻塞應用程式
分代GC：G1是一個分代收集器，但是它兼顧新生代和老年代一起工作，之前的垃圾收集器他們或者在新生代工作，或者在老年代工作，這是一個很大的不同。
空間整理：G1在回收過程中，不會像CMS那樣在若干次GC之後需要進行碎片整理，G1採用了有效複製物件的方式，減少空間碎片。
可預見性：由於分割槽的原因，G1可以只選擇部分割槽域進行回收，縮小了回收的範圍，提高了效能。
-XX：+UseG1GC 使用G1收集器
-XX:MaxGCPauseMillis 指定最大停頓時間
-XX:ParallelGCThreads 設定並行回收的執行緒數量