GC流程

對於GC流程裡面需要處理的是年輕代和老年代的記憶體空間，而元空間（永久代）都不在GC範疇。

• 1、現在有一個新物件產生，那麼物件一定需要記憶體空間，於是現在需要為該物件進行記憶體空間的申請。
• 2、首先會判斷伊甸園區是否有記憶體空間，如果此時有充足記憶體空間，則直接將新物件儲存到伊甸園區。
• 3、但是如果此時伊甸園區的記憶體空間不足，那麼會自動執行Minor GC操作，將伊甸園區無用的記憶體空間進行清理。清理之後會繼續判斷伊甸園區空間是否充足？如果充足，則將新的物件直接在伊甸園區進行記憶體空間分配。
• 4、如果執行Minor GC之後伊甸園區空間依然不足，那麼這個時候會進行存活區判斷，如果存活區有剩餘空間，則將伊甸園區的部分活躍物件儲存在存活區，隨後繼續判斷伊甸園區的記憶體空間是否充足，如果充足，則進行記憶體空間分配。
• 5、如果此時存活區也沒有記憶體空間了，則繼續判斷老年區，如果此時老年區的空間充足，則將存活區中的活躍物件儲存到老年區，而後存活區應付出現空餘空間，隨後伊甸園區將部分活躍物件儲存地存活區中，最後在伊甸園區為新物件分配記憶體空間。
• 6、如果這個時候老年代記憶體空間也滿了，那麼這個時候將產生Major GC（Full GC）。然後再將存活區中的活躍物件儲存到老年區，從而騰出空間，然後再將伊甸園區的部分活躍物件儲存到存活區，最後在伊甸園區為新物件分配記憶體空間。
• 7、如果老年代執行Full GC之後依然空間依然不足，應付產生OOM（OutOfMemoryError）異常。

觀察GC過程：

public
 
 static void main(String[] args) {
    Random random = new Random();
    String str = "show GC";
    while (true) {
        str += str + random.nextInt(999);
        str.intern(); // 強制產生垃圾
    }
}

記憶體大小最大設定為10M，方便觀察，結果：

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2048K->504K(2560K)] 2048K->887K(9728K), 0.0008724
 
 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2355K->504K(2560K)] 2738K->1275K(9728K), 0.0008424 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2433K->504K(2560K)] 3205K->2371K(9728K), 0.0005561 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2205K->504K(2560K)] 4072K->3642K(9728K), 0.0007300 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2206K->496K(2560K)] 7007K->6176K(9728K), 0.0006085 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 496K->0K(2560K)] [ParOldGen: 5680K->1842K(7168K)] 6176K->1842K(9728K), [Metaspace: 3539K->3539K(1056768K)], 0.0052348 secs] [Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 871K->0K(2560K)] [ParOldGen: 6831K->5021K(7168K)] 7702K->5021K(9728K), [Metaspace: 3541K->3541K(1056768K)], 0.0057354 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 1743K->0K(2560K)] [ParOldGen: 6684K->4188K(7168K)] 8428K->4188K(9728K), [Metaspace: 3541K->3541K(1056768K)], 0.0041574 secs] [Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 0K->0K(1536K)] 4188K->4188K(8704K), 0.0002199 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (Allocation Failure) Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124)
    at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448)
    at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
    at com.huoq.test.Test.main(Test.java:22)
[PSYoungGen: 0K->0K(1536K)] [ParOldGen: 4188K->4168K(7168K)] 4188K->4168K(8704K), [Metaspace: 3541K->3541K(1056768K)], 0.0055203 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
PSYoungGen      total 1536K, used 61K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 1024K, 5% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd0f498,0x00000000ffe00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
to   space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)
ParOldGen       total 7168K, used 4168K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
object space 7168K, 58% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffa12140,0x00000000ffd00000)
Metaspace       used 3573K, capacity 4502K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space    used 391K, capacity 394K, committed 512K, reserved 1048576K

Process finished with exit code 1

可以看到年輕代空間不足觸發Minor GC，多次Minor GC後空間仍然不足會觸發老年代的空間回收，老年代空間分配失敗會觸發Full GC，多次Full GC之後空間仍然不足就會導致“OutOfMemoryErroy”。

GC策略

一、新生代可用GC策略

• 序列GC
  
• 並行回收GC
  
  Stop The World：簡稱“STW”，在年輕代使用並行GC處理的時候，會產生一個“STW”暫停，在進行物件 回收的時候所有其他執行緒將被暫時性掛起。
• 並行GC
  

二、老年代可用GC策略

• 序列GC
  
• 並行GC
  
• 併發GC（CMS GC）
  
  

三、GC策略引數調整：

四、垃圾收集器引數調整策略

五、測試GC策略

測試程式碼

String str = "showGCStrategy";
while (true) {
str += str + str;
str.intern();  // 強制產生垃圾
}

• 1、預設策略
  新增虛擬機器引數：-Xmx10m -Xms10m -XX:+PrintGCDetails
  執行結果中取出一段Full GC：

  [Full GC (Ergonomics) 
  [PSYoungGen: 1606K->0K(2560K)]
  [ParOldGen: 6600K->2755K(7168K)]
  8207K->2755K(9728K), [Metaspace: 3514K->3514K(1056768K)], 0.0026280 secs] [Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.00 secs] 

  可以發現預設情況下：

  • PSYoungGen：新生代使用的是PS（並行回收策略）
  • ParOldGen：老年代使用的是Par（並行GC）

• 2、使用序列GC策略

  新增虛擬機器引數：-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails 執行結果中取出一段：

  [GC (Allocation Failure) 
  [DefNew: 1667K->1667K(3072K), 0.0000124 secs]
  [Tenured: 6102K->2781K(6848K), 0.0024193 secs]
  7770K->2781K(9920K), [Metaspace: 3514K->3514K(1056768K)], 0.0024630 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

  可以發現：

  • DefNew：單執行緒序列GC
  • Tenured：單執行緒序列GC

• 3、使用並行回收GC策略(其實就是預設回收策略)

  新增虛擬機器引數：-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseParallelGC -XX:+PrintGCDetails 執行結果中取出一段：

  [Full GC (Allocation Failure) 
  [PSYoungGen: 0K->0K(2560K)] 
  [ParOldGen: 5969K->5742K(7168K)]
  5969K->5742K(9728K), [Metaspace: 3515K->3515K(1056768K)], 0.0062983 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

  可以發現：

  • PSYoungGen：新生代使用的是PS（並行回收策略）
  • ParOldGen：老年代使用的是Par（並行GC）

• 4 、使用並行GC策略

  新增虛擬機器引數：-Xmx10m -Xms10m -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+PrintGCDetails 執行結果：

  [GC (CMS Initial Mark) [1 CMS-initial-mark: 3860K(6848K)] 5475K(9920K), 0.0001004 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  [CMS-concurrent-mark-start]
  [CMS-concurrent-mark: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  [CMS-concurrent-preclean-start]
  [CMS-concurrent-preclean: 0.000/0.000 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  [GC (CMS Final Remark) [YG occupancy: 1614 K (3072 K)][Rescan (parallel) , 0.0001022 secs][weak refs processing, 0.0000110 secs][class unloading, 0.0002467 secs][scrub symbol table, 0.0004242 secs][scrub string table, 0.0000756 secs][1 CMS-remark: 3860K(6848K)] 5475K(9920K), 0.0009058 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  [CMS-concurrent-sweep-start]
  [GC (Allocation Failure) [ParNew: 1667K->2K(3072K), 0.0005861 secs] 5528K->5479K(9920K), 0.0006012 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
  [GC (Allocation Failure) [ParNew: 1724K->1724K(3072K), 0.0000083 secs][
      CMS[CMS-concurrent-sweep: 0.001/0.001 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
   (concurrent mode failure): 5358K->4132K(6848K), 0.0027794 secs] 7083K->4132K(9920K), [Metaspace: 3515K->3515K(1056768K)], 0.0028236 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
  
  [Full GC (Allocation Failure) [CMS: 4132K->4114K(6848K), 0.0022847 secs] 4132K->4114K(9920K), [Metaspace: 3515K->3515K(1056768K)], 0.0023052 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.00 secs] 

  可以清晰的看到CMS策略的執行流程：

  • ParNew：新生代使用的是Par（並行GC策略）
  • CMS：老年代使用的是CMS（併發GC策略）

  這樣對於整個程式暫停時間會非常的短暫，適合響應速度快的程式（類似秒殺活動）。

總結：以上這些GC策略都是原始GC策略，所有的GC策略都有一個問題：都要掃描全部的子記憶體空間。