java CMS，G1垃圾收集器工作流程原理淺析

JVM內(nèi)存空間基礎(chǔ)知識點（基于JDk1.8）
1.方法區(qū)：邏輯概念，元空間，方法區(qū)主要用于存儲類的信息、常量池、方法數(shù)據(jù)、方法代碼等。方法區(qū)邏輯上屬于堆的一部分，但是為了與堆進(jìn)行區(qū)分，通常又叫“非堆”。
2.程序計數(shù)器：程序計數(shù)器可以看作當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。如果線程執(zhí)行的是Java方法那么這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令地址。如果執(zhí)行的是Native方法，這個計數(shù)器為空。
2.Java虛擬機(jī)棧：Java虛擬機(jī)棧跟程序計數(shù)器一樣是線程私有的，它的生命周期和線程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行時都會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個方法從調(diào)用到執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)一個棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。
3.本地方法棧：本地方法棧與虛擬機(jī)棧作用相似，它們之間的區(qū)別是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。
4.Java堆: Java堆通常是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是被鎖有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建。這塊區(qū)域唯一的目的就是存放對象實例，幾乎所有對象實例都在該區(qū)域分配內(nèi)存。

Java堆時垃圾收集器管理的主要區(qū)域（GC堆），從內(nèi)存回收的角度（收集器一般采用分代收集算法），Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代。新生代再細(xì)分有：Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間。

1)簡述垃圾收集算法

1.標(biāo)記-清除算法：

兩遍掃描，第一遍掃描枚舉GCRoots根節(jié)點對象標(biāo)記出不可回收對象，第二遍掃描找到可回收對象進(jìn)行清理。算法簡單，存活對象較多的情況下效率比較高，但是容易產(chǎn)生一個內(nèi)存碎片化的問題。

2.復(fù)制算法：

一次掃描找到存活對象進(jìn)行復(fù)制，效率較高。適用于存活對象較少的情況，新生代垃圾收集（新生代對象存活率百分之二）。但是對內(nèi)存要求較高，一半的內(nèi)存空間預(yù)留。

3.標(biāo)記-整理算法：

兩遍掃描找到存活對象并進(jìn)行移動整理。內(nèi)存不會造成浪費，但是回收效率較低。

4.分代收集算法:前幾種算法的組合

2)垃圾收集器介紹

1.serial系列（標(biāo)記整理算法）

serial-serialold組合，單線程垃圾收集器，GC線程工作的時候會暫停所有用戶線程，產(chǎn)生stop the world。適用于內(nèi)存較小的內(nèi)存垃圾回收，簡單而高效，不存在多線程交互開銷，效率高。一般是硬件能力不足的情況下推動產(chǎn)生的。

2.Parallel系列（標(biāo)記整理算法）

Parallel 并行線程垃圾收集器，GC線程工作的時候暫停用戶線程,產(chǎn)生stop the world。內(nèi)存較大時，單線程GC工作時造成的stop the world時間過長，影響用戶體驗。Parallel系列垃圾收集器GC線程并行清理，減少gc工作線程時間。

3.CMS垃圾收集器。重點（垃圾清除算法）

CMS垃圾收集器工作流程
1.初始標(biāo)記：枚舉GCRoots對象，暫停用戶線程，掃描對象較少，Stop the world時間短。
2.并發(fā)標(biāo)記：GC線程，用戶線程并發(fā)工作，耗時時間最久的一部分內(nèi)容（80%GC時間），GC線程搶占CPU，對用戶線程有影響。由于用戶線程是并發(fā)執(zhí)行的，用戶線程會造成一些對象的引用改變，產(chǎn)生新的垃圾對象。
3.重新標(biāo)記：短暫的stop the world,不會有對象的狀態(tài)改變。并發(fā)標(biāo)記產(chǎn)生的新的垃圾會在這階段被標(biāo)記出來。
4.并發(fā)清理: GC線程和用戶線程并發(fā)執(zhí)行，產(chǎn)生的浮動垃圾由下一次垃圾回收清理。
缺點：CMS進(jìn)行垃圾收集的時候需要預(yù)留一定的內(nèi)存空間給用戶線程工作（默認(rèn)68%，可設(shè)置），在內(nèi)容空間不足時，會導(dǎo)致回收失敗，此時會通過serialold進(jìn)行垃圾回收，速度特別慢。

CMS垃圾收集器采用的是三色標(biāo)記算法。

由于CMS采用的是并發(fā)標(biāo)記，在GC線程工作時，此時有一個黑色的對象的引用對象被置為null，由于黑色對象不需要再被重新掃描，此時又沒有其他引用跟置為null的引用對象產(chǎn)生關(guān)聯(lián)時。就會產(chǎn)生一個浮動垃圾的情況。
在一個灰色對象的引用白色對象引用被置為null，并將黑色對象的屬性引用指向該白色對象時，會產(chǎn)生一個漏標(biāo)現(xiàn)象。CMS采用三色標(biāo)記法+incremental update算法，在黑色對象引用增加時，將黑色引用對象置為灰色，下次重新掃描。

4.G1垃圾收集器。重點，（region內(nèi)標(biāo)記清楚算法，region之間復(fù)制算法）

G1邏輯分代概念。基于整個內(nèi)存劃分為四個不同類型的內(nèi)存區(qū)域。
H：存放大對象

每個region都有一個RememberrdSet內(nèi)存區(qū)域 記錄了其他region到benregion的引用，垃圾收集器只需掃描該區(qū)域即可。
G1分為YGC（新生代回收），F(xiàn)GC（整個堆內(nèi)存回收），MixedGC（可設(shè)置MixedGC啟動的內(nèi)存大?。?br> MixedGC類似于CMS，在堆內(nèi)存空間使用超過45%時，產(chǎn)生MixedGC。G1采用三色標(biāo)記法+SATB算法，在灰色對象的白色引用對象引用清楚時，置入堆棧對象引用，后續(xù)掃描RSet枚舉根對象判斷是有有新的引用指向該白色對象。沒有則進(jìn)行清楚。

CMS垃圾清理流程圖 及 具體邏輯

1、新創(chuàng)建的對象一般會被分配在新生代中。常用的新生代的垃圾回收器是 ParNew 垃圾回收器，它按照 8:1:1 將新生代分成 Eden 區(qū)，以及兩個 survivor 區(qū)。創(chuàng)建的對象將 Eden 區(qū)全部擠滿，這個對象就是「擠滿新生代的最后一個對象」。此時，Minor Gc 就觸發(fā)了。
2、在正式 Minor Gc 前，JVM 會先檢查新生代中對象，是比老年代中剩余空間大還是小。Minor Gc 之后 survivor 區(qū)不放剩余對象，這些對象就要進(jìn)入到老年代，所以要提前檢查老年代是不是夠用。
3、老年代剩余空間如果大于新生代中的對象大小，那就直接 Minor Gc，Gc 完survivor 不夠放，老年代夠放。
老年代剩余空間如果小于新生代中的對象大小，這時候就要進(jìn)入老年代空間分配擔(dān)保規(guī)則。
4、老年代空間分配擔(dān)保規(guī)則:如果老年代中剩余空間大小，大于歷次 Minor Gc 之后剩余對象的大小，那就允許進(jìn)行 Minor Gc。因為從概率上來說，以前的放的下，這次的也應(yīng)該放的下。那就有兩種情況:
一：老年代中剩余空間大小，大于歷次 Minor Gc 之后剩余對象的大小，進(jìn)行 Minor Gc
二：老年代中剩余空間大小，小于歷次 Minor Gc 之后剩余對象的大小，進(jìn)行 Ful GC，把老年代空出來再檢查。

結(jié)合第四步，開啟老年代空間分配擔(dān)保規(guī)則只能說是大概率上來說，Minor Gc 剩余后的對象夠放到老年代，如果放不下:Minor Gc 后會有這樣三種情況:
Minor Gc 之后的對象足夠放到 survivor 區(qū)，Gc 結(jié)束。
Minor Gc 之后的對象不夠放到 survivor 區(qū)，接著進(jìn)入到老年代，老年代能放下，那也可以，GC 結(jié)束
Minor Gc 之后的對象不夠放到 survivor 區(qū)，老年代也放不下，那就只能 Full GC。
以上是成功 GC 的例子，以下3 中情況，會導(dǎo)致 GC 失敗，報 OOM:
緊接上一節(jié) Ful GC 之后，老年代任然放不下剩余對象，就只能 00M.
未開啟老年代分配擔(dān)保機(jī)制，且一次FuI GC 后，老年代任然放不下剩余對象，也只能 OOM。
開啟老年代分配擔(dān)保機(jī)制，但是擔(dān)保不通過，一次Ful GC 后，老年代任然放不下剩余對象，也是能 OOM。
注:
老年代分配擔(dān)保機(jī)制在JDK1.5以及之前版本中默認(rèn)是關(guān)閉的，需要通過HandlePromotionFailure手動指定，JDK1.6之后就默認(rèn)開啟。如果我們生產(chǎn)環(huán)境服務(wù)使用的是JDK/1.7JDK1.8，所以不用再手動去開啟擔(dān)保機(jī)制。
Full GC主要指新生代、老年代、metaspace上的全部GC

使用G1垃圾回收器的例子

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-857123.html

到了這里，關(guān)于深入理解JAVA垃圾收集器CMS,G1工作流程原理 GC流程圖 什么社會觸發(fā)Minor GC？觸發(fā)MinorGC過程。Full GC 過程。的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！