【JAVA GC垃圾回收器】JAVA GC垃圾回收算法,垃圾回收器,垃圾回收策略总结,可达性分析算法,分代垃圾回收

2024-09-05 04:12

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【JAVA GC垃圾回收器】JAVA GC垃圾回收算法,垃圾回收器,垃圾回收策略总结,可达性分析算法,分代垃圾回收

问个问题:jdk8 默认使用的是什么垃圾回收器

1. 可达性分析算法:

JAVA中确定堆内存对象是否为垃圾通常使用可达性分析算法。该算法通过从根节点(例如栈中的引用、静态变量、常量等)开始遍历对象图,检查每个对象是否可以通过根节点到达。如果一个对象无法通过根节点到达,那么它就被认为是垃圾,需要被回收的对象。

ps: 除了可达性分析算法外还有引用计数算法,也可以标记垃圾对象,但是引用计数法存在一个问题,就是对象循环引用的问题,导致本应该是垃圾的对象不能标记为垃圾。

2. 垃圾回收算法:
1). 标记清除算法, 有内存碎片
2). 复制算法,需要开辟2块区域
3). 标记-整理算法,结合了标记清除算法和复制算法的优点
4). 分代收集算法,年轻代,年老代。年轻代使用复制算法进行垃圾回收,老年代使用标记-压缩算法或标记-清除算法进行垃圾回收

3. 垃圾回收器通常会按照以下步骤工作:
1). 标记阶段
2). 清除阶段
3). 压缩阶段(可选) 


4. 垃圾回收器是如何进行内存分配和回收的:
1). 内存分配
2). 对象标记
3). 垃圾回收
4). 内存整理
5). 重复上述过程 

5. 垃圾回器:
1). Serial GC
特点:单线程、STW、复制和标记整理算法 (新生代:复制算法,老年代:标记整理算法)
-XX:+UseSerialGC

2). Parallel GC
特点:并发、STW、复制和标记整理算法,JDK8中默认垃圾回收器
-XX:+UseParallelGC


3). CMS GC ,最短停顿时间为目标,提高快速响应为目标, 不是默认的垃圾回收器,因为比如内存碎片,STW,配置成本高等原因导致。
特点:并发、较短STW、标记清除算法有内存碎片,JDK5中引入
-XX:+UseConcMarkSweepGC

初始标记,单线程GC, STW
并发标记,多线程GC, 三色标记:白色(未扫描),灰色(已扫描但是其引用未全部扫描),黑色(已扫描且其引用已全部扫描)
重新标记
并发清理,清理未被标记未黑色的对象
并发重置,将存活对象的标记给清除掉


4). G1 GC, 最短STW,并发,空间整理
JDK7中引入,JDK9默认的垃圾回收器
填补了Parallel GC和CMS GC之间的空白,提供一个低延迟的垃圾回收解决方案

-XX:+UseG1GC
初始标记:GC单线程
并发标记:多个GC线程和用户线程同时工作。三色标记
白色,灰色,黑色。 初始时,所有对象都是白色。
最终标记:多线程STW进行,可以通过增量标记或者写屏障技术来减少需要重新标记的对象数量
筛选回收:计算每个region的回收成本,并按照回收成本排序,然后按照用户期望的停顿时间进行计算,决定应该回收哪些region

5). ZGC
-XX:+UseZGC

ZGC是一种低延迟的垃圾回收器,目前仍在积极开发中。ZGC的设计初衷是为了在大堆内存上工作,并且几乎不产生延迟。这使得它非常适合需要快速响应但是内存占用大的应用程序。

6). Shenandoah GC
-XX:+UseShenandoahGC

Shenandoah GC与ZGC有类似的目标:减少停顿时间,即便是在大堆或者多核心处理器的情况下。Shenandoah通过在GC的许多阶段与应用线程并发执行来实现这一目标。


6.为了减少 GC 对应用程序性能的影响,可以采取以下一些优化措施:

1). 选择合适的垃圾回收器:根据应用程序的特点选择合适的垃圾回收器,例如对于需要低延迟的应用程序,可以选择并发垃圾回收器,比如CMS,G1

2). 调整堆大小:根据应用程序的内存需求和性能要求,合理调整堆的大小,避免频繁的垃圾回收。

3). 避免产生大量临时对象:尽量减少临时对象的创建和使用,避免短生命周期对象的频繁分配和回收。
特别是在性能敏感的区域,临时对象的频繁分配和回收可能导致垃圾回收的开销增加。

4). 优化对象的分配和释放:合理使用对象池、内存缓存等技术,减少对象的频繁分配和释放。

5). 监控和调优:使用性能监控工具监测应用程序的内存使用情况和垃圾回收性能,根据实际情况进行调优。
可以根据监控数据调整垃圾回收器的参数、堆大小等,以优化性能。

6). 优化对象的生命周期:尽量延长对象的生命周期,避免短生命周期对象的频繁创建和销毁。这可以减少垃圾回收的频率和开销。

7). 避免内存泄漏:内存泄漏会导致对象无法被垃圾回收器回收,占据内存空间。定期检查和修复内存泄漏问题,可以避免垃圾回收器的性能下降。

7. 为何CMS不能作为默认垃圾回收器:
CMS(Concurrent Mark-Sweep)收集器是一个以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,使用"标记-清除"算法,并且是并发的。但是在JDK版本的迭代中没有任何一个版本使用CMS为一个默认的垃圾回收器。

选择Parallel Scavenge和Parallel Old的原因而不用CMS,通常基于以下考虑:

1). 吞吐量优先: 如果应用不是非常注重服务响应时间,而是更希望在单位时间内完成更多的工作,即追求较高的吞吐量,那么Parallel Scavenge加上Parallel Old垃圾收集器会是一个更合适的选择。

2). 碎片化问题:CMS使用的"标记-清除"算法容易导致内存碎片化,
当碎片化严重到一定程度,CMS需要进行一次完全停顿的垃圾收集以整理内存碎片(Full GC),这可能导致较长时间的停顿。而Parallel Old使用的"标记-整理"算法可以有效避免内存碎片化问题。

3). 更简单稳定: 相较于CMS,Parallel Scavenge和Parallel Old通常来说维护起来比较简单,参数配置也更容易。而CMS有几百个参数需要配置调整,对于维护的成本是非常高的。

8. JDK默认的垃圾回收器:
1) JDK 8(Java Development Kit 8)中默认的垃圾回收器组合为Parallel Scavenge(用于Young Generation)加上Parallel Old(用于Old Generation)。
2) Parallel GC 在 JDK 5 中开始成为默认的垃圾回收器,特点:并行+STW。
3) JDK 9 开始默认垃圾回收器是 G1 (Garbage-First)。
4) Java 11之后,还引入了ZGC和Shenandoah等实验性的低停顿时间垃圾收集器。

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