# 垃圾回收與記憶體分配 - [垃圾回收與記憶體分配](#垃圾回收與記憶體分配) - [一些基礎](#一些基礎) - [垃圾回收演算法](#垃圾回收演算法) - [垃圾回收器](#垃圾回收器) - [常見問題](#常見問題) ## 一些基礎 - 物件的四種引用型別 - 強引用，記憶體不足時報錯oom，但不會該類物件 - 弱引用，當記憶體不足時才會回收 - 軟引用，不管記憶體是否充足，在gc都會回收 - 虛引用，任何時候都可以被回收 - 怎麼判斷物件是否仍在使用？ - 引用計數法 每個物件有一個引用計數屬性，當被引用時計數+1，當引用釋放時-1。兩個物件互相迴圈使用時會導致物件無法回收 - 可達性分析——Java預設 若從GC Roots向下搜尋時，走過的路徑稱為引用鏈。當物件沒有任何引用鏈時代表已不可用。 - 可作為GC Roots的物件有哪幾類？ - 虛擬機器棧中引用的物件 - 方法區類靜態屬性引用的物件 - 方法區常量引用的物件 - 本地方法中引用的物件 - 方法區回收的必要條件 > 主要回收兩部分內容：廢棄的常量和不再使用的型別。價效比很低 - 該類所有例項都已被回收 - 該類對應的類載入器已被回收（很難） - 無法通過反射訪問該類（該類對應的java.lang,Class沒有被引用） - 安全點和安全區域 > HotSpot沒有為每一條指令生成OopMap，只在“特定位置”記錄了這些資訊（OopMap可理解成附加資訊，對棧內的資料進行說明），這些位置稱為安全點，執行緒在安全點可以被確定，從而確定GC Roots資訊。 - 安全點特定位置 1. 迴圈的末尾 2. 方法返回前 3. 呼叫方法的Call之後 4. 丟擲異常的位置 - 安全區域 > 安全區域是指一段程式碼片中，引用關係不會發生變化，在這個區域任何地方 GC 都是安全的，安全區域可以看做是安全點的一個擴充套件 - 執行緒中斷的方式 1. 主動式：不對執行緒操作，簡單的設定一個標記位，執行緒不斷主動輪詢這個標誌位狀態，為真時，執行緒在最近的安全點掛起 2. 被動式：系統直接把所有執行緒中斷，如發現有的執行緒不在安全點時，就恢復執行到最近的安全點（不採用） - 併發情況下的可達性變動解決演算法（G1和cms） - 增量空間演算法——CMS 當出現新的引用物件時，則記錄下該物件，待掃描結束後再以此為根重新掃描一次 - 原始快照演算法——G1 當出現刪除引用時，將要刪除的引用記錄下來，待掃描結束後再將該物件為根重新掃描 ## 垃圾回收演算法 - 標記-清除演算法 標記需要回收的物件或不需要回收的物件，再統一清除。 缺點： 1. 效率不穩定，無論標記還是清除，效率都會隨著物件增多而降低 2. 記憶體空間碎片化 - 標記-複製演算法 把記憶體空間分為兩塊，每次只使用其中一塊，當該塊記憶體不足後，把存活的物件複製到另一塊，再把原空間一次性清除。 優點：沒有記憶體碎片。 缺點：記憶體空間利用率低；當存活物件較多時，效率變低 - 標記-整理演算法 標記完成後，將存活的物件向一端移動，清除邊界以外的內容 優點：記憶體規整，物件賦值/建立速度快 缺點：標記、清理效率不高 - 分代收集 > 分代收集是將物件按照存活時間進行分代（新生代和老年代），根據不同區域的特點結合前三種演算法進行收集 - 新生代，每次垃圾收集都有大量物件死去，選用標記-複製演算法 >**新生代複製演算法的改進**：許多新生代的物件存活時間較短，不需要按照1:1的比例進行復制演算法記憶體分配，可將記憶體分為較大的Eden區和兩塊較小的Survivor，回收時將Eden 和 Survivor 中還存活著的物件一次性地複製到另外一塊 Survivor 空間上，最後清理掉 Eden 和剛才用過的 Survivor 空間 - 老年代，物件存活率較高，沒有其餘區域可以進行分配擔保，使用標記-清除、標記-整理演算法 ## 垃圾回收器 - 新生代 - Serial 序列，標記複製演算法。客戶端預設新生代收集器 - ParNew 並行，標記複製演算法；只有ParNew和serial可以配合CMS使用 - Parallel Scavenge 並行，標記複製演算法；吞吐量優先收集器，可控制吞吐量（使用者程式碼執行時間/總時間） 1. 最大垃圾收集停頓時間引數[絕對值] 2. 垃圾回收時間佔總時間比率引數[相對值] 3. 自適應調節空間引數[布林值]，開啟後可自動調節Eden、Survivor區域大小 - 老年代 - Serial Old 標記整理演算法，主要供客戶端模式，若用於服務端：與Parallel Scavenge搭配使用；或者作為CMS發生失敗後的與預案 - Parallel Old 標記整理演算法，Parallel Scavenge的老年版 - CMS - CMS > 響應時間優先，標記清除演算法。多用於B/S架構的服務端上 - 四個步驟： 1. 初始標記：STW，只標記GC Roots直接關聯到的物件 2. 併發標記：與使用者執行緒一起遍歷整個物件圖 3. 重新標記：STW，修整併發標記期間，因使用者執行緒導致引用變化的部分（增量更新演算法實現） 4. 併發清除：與使用者執行緒並行，清除已死亡的物件 - 三個缺點： 1. 對處理器資源敏感，預設啟動執行緒數（處理器核心數+3）/4 2. 產生浮動垃圾。併發標記和清除階段會與使用者執行緒一起執行，所以需要預留一部分空間供使用者執行緒使用，當空間不足時，會臨時啟用預案：使用serial old進行標記整理 3. 標記清除演算法導致記憶體碎片。大物件不夠分配時，觸發full gc耗時。可設定引數，多次清楚後，在下一次full gc前進行一次整理 - G1 > 面向整個堆空間的Region佈局形式，每個Region都可以扮演Eden、Survivor或老年代空間。允許設定收集停頓時間 - 四個步驟： 1. 初始標記：在minor gc階段只標記gc Roots引用的物件，所以不存在停頓 2. 併發標記：與使用者執行緒併發執行，標記完成後處理SATB（原始快照演算法）記錄在併發時有變動的物件 3. 最終標記：STW（短暫），處理併發結束後仍遺留的少量SATB記錄 4. 篩選回收：STW，對各Region的回收價值與成本進行排序，根據期望停頓時間指定回收計劃。將存活物件複製到空閒Region後，清除原Region ## 常見問題 - finalize() 方法什麼時候被呼叫？它的目的是什麼？ 物件被釋放前被垃圾回收器呼叫，目的是釋放該物件所持有的資源（對外記憶體、長連線等），且該方法只會被呼叫一次。（不建議使用） - 為什麼要有不同的引用型別？ 由於gc回收時機不可控，且有時候需要適當的控制物件被回收的時機。比如新建 Person類，每次查詢資訊都需要重新構建例項，物件生命週期過短，引起巨大的消耗。聽過軟引用和HashMap的結合可以構建快取記憶體，提升