2022-04-24

jvm之垃圾回收机制

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JDK(java Development Kit java开发工具包)提供java程序的开发环境以及执行环境
JDK = JRE+Kit(开发工具包)

JRE(java Runtime Environment java运行时环境)提供了java程序执行的环境
JRE=JVM+核心类库(提供java程序启动时必须的信息)

JVM—java虚拟机 要事先在操作系统上安装对应版本的JVM,把java已经开发好了的程序放入到JVM中去执行,使得在不同的操作系统上执行相同的java程序得到的结果是一样的,屏蔽了底层操作系统差异性

一、简单了解垃圾回收机制

从使用角度看java与C++的最大区别就是 Garbage Collection 简称GC。
中文的意思是:垃圾收集?

C++开发中需要开发者自己管理内存申请与回收,而java则是由jvm自动完成,将已分配出去并且不再使用的内存空间回收,空间中的数据是垃圾,所以回收的是内存空间。

1.怎么判断是垃圾?
2.什么时候回收?如何回收?
3.无法回收会发生什么?如何避免无法回收?

二、jvm内存划分

1.线程私有区
(1)程序计数器:当前线程执行的字节码的行号指示器,占用内存非常小
(2)虚拟机栈:程序执行的地方,占用内存也很小
(3)本地方法区:Java官方对于本地方法的定义为methods written in a language other than the Java programming language,就是使用非Java语言实现的方法,但是通常我们指的一般为C或者C++,因此这个栈也有着C栈这一称号。

线程私有区中 程序计数器和本地方法区占用的内存都很小且不会轻易改变,基本不会触发垃圾回收,但是虚拟机栈中可能会频繁变化,如在方法中或是for循环中频繁创建的局部变量,如果这些变量没有优化成逃逸变量,那new出来的变量属于堆空间,局部变量参与虚拟机栈执行完后就没有用了,就是垃圾,GC频繁触发,因此在开发中不建议在局部变量频繁创建对象。

2.线程共享区
(1)方法区:类、静态变量、静态方法、常量、普通方法,方法区中存储的通常是常量,相当于固有的东西,很难从中回收空间,从另一方面看,能在这个区域的定是有用的。
(2)堆:一般创建的对象所占的空间都属于这里,逃逸的在线程私有区的栈里,所以只能说绝大部分的对象都在这里,垃圾回收主要发生在这里。

3.直接内存:没有分给jvm的内存,虽然没有分,但是也可以用,既然不属于jvm,GC应该是管不了。

三、怎么判断是垃圾?

1.引用计数法:如果引用次数>0不是垃圾否则是垃圾,但是相互引用就搞不清是不是垃圾了。

2.可达性分析:
在Java, 可作为GC Roots的对象包括:
方法区: 类静态属性的对象;
方法区: 常量的对象;
虚拟机栈(本地变量表)中的对象.
本地方法栈JNI(Native方法)中的对象。

如下图,Object1与GC Roots存在强引用关系,不能标识为可回收,Object5可以标识为可回收


image.png

强引用 不可以回收
软引用 SoftReference GC回收时发现内存仍然不够分配时回收
弱引用 WeakReference GC一旦触发就会回收
虚引用 PhantomReference 随时可能回收

四、什么时候回收?如何回收?

回收主要发生在堆内存,因此需要了解一下堆内分配策略
1.新生代
Eden空间:空间占比8,
From Survivor空间:占比空间1,
To Survivor空间:占比空间1

Minor GC:新生代空间发生的GC,Eden空间不够触发GC,存活对象进入From,如果存活对象不够进入From,所有存活对象直接进入老年代(动态年龄判断),清除Eden空间中的垃圾(回收),Eden空间再次不够分配触发GC,Eden存活和From存活进入To,Eden和From清除垃圾,Eden再次不够,所有存活进入From,清除其他两区的垃圾。

8:1:1关系:8空间满足一定的使用,减少GC触发,新生的能存活的对象是比较少的给1,后面一个1是因为复制算法,因为新生代的特性是很多对象都是朝生夕死,能存活下来的很少,所以复制回收算法的比例是针对这个特性设计的。

特点:实现简单、运行高效
内存复制、没有内存碎片
利用率只有一半


image.png

2.老年代
历经磨难进来的对象
Full GC:从新生代过来发现没有位置了,老年代触发的GC。
使用的是标记清除或标记整理算法。

标记清除算法:
特点:利用率百分之百
不需要内存复制,效率高
有内存碎片:分配内存只能分配一段连续的内存空间,即使剩余内存空间总量够分也会OOM。


image.png

标记整理算法:
特点:利用率百分之百
没有内存碎片
需要内存复制,效率一般


image.png

(1)对象优先在Eden分配:新创建的对象一般会分到Eden这个空间。
(2)大对象直接进入老年代:Eden、From Suevivor、To Survivor 三个空间都不能装下,直接进入老年代空间。
(3)长期存活的对象将进入老年代:在新生代中历经多次GC后还能存活的进入老年代。
(4)动态对象年龄判定:经过GC后存活的对象From区存不下,From与To空间大小相等,To也存不了,这是直接进入老年代,尽管年龄还没有达到进入老年代。
(5)空间分配担保:老年代担保,新生代存不下,老年代存。

五、收集器

收集器:回收算法的具体实现


image.png
image.png
image.png

单线程收集


image.png

多线程收集:(并行收集)


image.png

不管单线程收集还是多线程收集,都会暂停用户线程,因此GC不能频繁触发。

六、无法回收时会发生什么?如何避免无法回收?

创建的对象已不再使用,但是还有强引用关联,GC无法回收会造成内存泄漏,泄漏越多,可分配内存越少,GC出发频率越高,性能下降,当泄漏到再也无法分配时就会发生内存溢出(OOM),程序崩溃。

及时释放强引用,合理使用软弱引用,已申请的内存重复利用。

常见场景有 RecyclerView的View复用,早期ListView的View复用,Handler消息的对象的复用,自定义view中onDraw方法中一般不new对象等。

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