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Java编程——jvm优化之 图解垃圾回收

Java编程——jvm优化之 图解垃圾回收

       从这篇开始我们探讨一些jvm调优的问题。在jvm调优中一个离不开的重点是垃圾回收,当垃圾回收成为系统达到更高并发量的瓶颈时,我们就需要对jvm中如果进行“自动化”垃圾回收技术实施必要的监控和调节。

       对于调优之前,我们必须要了解其运行原理,java 的垃圾收集Garbage Collection 通常被称为“GC”,它诞生于1960年 MIT 的 Lisp 语言,经过半个多世纪,目前已经十分成熟了。因此本篇主要从这两个方面来了解:

1. 哪些对象需要被回收?

2. 如何回收?

一、谁要被回收

       java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同是数据区域,这些区域有各自各自的用途。主要包含以下几个部分组成:

Java编程——jvm优化之 图解垃圾回收

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1、程序计数器

       程序计数器占用的内存空间我们可以忽略不计,它是每个线程所执行的字节码的行号指示器。

2、虚拟机栈

       java的虚拟机栈是线程私有的,生命周期和线程相同。它描述的是方法执行的内存模型。同时用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等。

3、本地方法栈

       本地方法栈,类似虚拟机栈,它调用的是是native方法。

4、堆

       堆是jvm中管理内存中最大一块。它是被共享,存放对象实例。也被称为“gc堆”。垃圾回收的主要管理区域

5、方法区

       方法区也是共享的内存区域。它主要存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器(jit)编译后的代码数据。

       以上就是jvm在运行时期主要的内存组成,我们看到常见的内存使用不但存在于堆中,还会存在于其他区域,虽然堆的管理对程序的管理至关重要,但我们不能只局限于这一个区域,特别是当出现内存泄露的时候,我们除了要排查堆内存的情况,还得考虑虚拟机栈的以及方法区域的情况。

       知道了要对谁以及那些区域进行内存管理,我还需要知道什么时候对这些区域进行垃圾回收。

二、如何回收

       上述的两点讲解之后,我们大概明白了,哪些对象会被回收,以及回收的依据是什么,但回收的这个工作实现起来并不简单,首先它需要扫描所有的对象,鉴别谁能够被回收,其次在扫描期间需要 ”stop the world“ 对象能被冻结,不然你刚扫描,他的引用信息有变化,你就等于白做了。

分代回收

       我们从一个object1来说明其在分代垃圾回收算法中的回收轨迹。

1、object1新建,出生于新生代的Eden区域。

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2、minor GC,object1 还存活,移动到Fromsuvivor空间,此时还在新生代。

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3、minor GC,object1 仍然存活,此时会通过复制算法,将object1移动到ToSuv区域,此时object1的年龄age+1。

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4、minor GC,object1 仍然存活,此时survivor中和object1同龄的对象并没有达到survivor的一半,所以此时通过复制算法,将fromSuv和Tosuv 区域进行互换,存活的对象被移动到了Tosuv。

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5、minor GC,object1 仍然存活,此时survivor中和object1同龄的对象已经达到survivor的一半以上(toSuv的区域已经满了),object1被移动到了老年代区域。

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6、object1存活一段时间后,发现此时object1不可达GcRoots,而且此时老年代空间比率已经超过了阈值,触发了majorGC(也可以认为是fullGC,但具体需要垃圾收集器来联系),此时object1被回收了。fullGC会触发 stop the world。

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       在以上的新生代中,我们有提到对象的age,对象存活于survivor状态下,不会立即晋升为老生代对象,以避免给老生代造成过大的影响,它们必须要满足以下条件才可以晋升:

1、minor gc 之后,存活于survivor 区域的对象的age会+1,当超过(默认)15的时候,转移到老年代。

2、动态对象,如果survivor空间中相同年龄所有的对象大小的综合和大于survivor空间的一半,年级大于或等于该年级的对象就可以直接进入老年代。

       以上采用分代垃圾收集的思想,对一个对象从存活到死亡所经历的历程。期间,在新生代的时刻,会用到复制算法,在老年代时,有可能会用到标记-清楚算法(mark-sweep)算法或者标记-整理算法,这些都是垃圾回收算法基于不同区域的实现,我们看下这几种回收算法的实现原理。

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