JVM的垃圾處理機(jī)制

一、垃圾回收的流程

JVM 的垃圾回收（Garbage Collection, GC）大體分為兩步：

1. 可達(dá)性分析（找到誰(shuí)是垃圾）
2. 垃圾回收算法（使用合適的算法處理垃圾）

二、可達(dá)性分析

可達(dá)性分析用來(lái)判斷一個(gè)對(duì)象是否還存活。

JVM 會(huì)從一些 GC Roots（如虛擬機(jī)棧中的局部變量、方法區(qū)的靜態(tài)變量、本地方法棧中的引用等）開(kāi)始向外搜索，如果能通過(guò)引用鏈找到某個(gè)對(duì)象，那么該對(duì)象就是“可達(dá)”的，不會(huì)被回收；反之，就是“垃圾”。

需要注意：對(duì)象被標(biāo)記為垃圾后，并不會(huì)立刻清除，而是等到下一次觸發(fā) GC 時(shí)才會(huì)被統(tǒng)一清理。

三、垃圾回收算法

常見(jiàn)的 GC 基礎(chǔ)算法有三種：

標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）

• 過(guò)程：先標(biāo)記所有存活對(duì)象，再清理未標(biāo)記的垃圾對(duì)象。
• 缺點(diǎn)：會(huì)產(chǎn)生 內(nèi)存碎片。

復(fù)制（Copying）

• 過(guò)程：將存活對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存區(qū)域，清空原區(qū)域。
• 優(yōu)點(diǎn)：速度快，沒(méi)有碎片。
• 缺點(diǎn)：理論上浪費(fèi)一半空間。
• 實(shí)際 JVM 中，新生代采用 Eden + 兩個(gè) Survivor 區(qū)（常見(jiàn)比例 8:1:1），大大提高了利用率。

標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

• 過(guò)程：標(biāo)記存活對(duì)象后，將它們移動(dòng)到一邊，保持內(nèi)存連續(xù)，再清理邊界之外的垃圾。
• 優(yōu)點(diǎn)：解決碎片問(wèn)題。
• 缺點(diǎn)：移動(dòng)對(duì)象需要額外開(kāi)銷。

四、分代收集

不同算法各有優(yōu)劣，JVM 采用 分代收集（Generational GC） 的思想：

新生代

• 大多數(shù)對(duì)象朝生夕死。
• 使用 復(fù)制算法，快速回收。
• 新生代進(jìn)一步劃分為 1 個(gè) Eden 區(qū)和2 個(gè) Survivor 區(qū)。
• 對(duì)象先分配在 Eden，經(jīng)過(guò)多次 Minor GC 存活下來(lái)的對(duì)象晉升到老年代。

老年代

• 存放生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。
• 使用 標(biāo)記-整理算法（或標(biāo)記-清除 + 整理）。
• 避免來(lái)回復(fù)制帶來(lái)的性能損耗。

大對(duì)象

• 一些特別大的對(duì)象可能會(huì)直接分配到老年代，避免在新生代中頻繁復(fù)制。

五、現(xiàn)代 GC 收集器

在實(shí)際 JVM 中，基礎(chǔ)算法往往會(huì)被組合和優(yōu)化，形成不同的收集器：

1. Serial GC

• 特點(diǎn)：?jiǎn)尉€程，GC 時(shí) Stop-The-World。
• 算法：新生代用復(fù)制算法，老年代用標(biāo)記-整理。
• 適用場(chǎng)景：小應(yīng)用、單核 CPU。

2. Parallel GC（吞吐量?jī)?yōu)先）

• 特點(diǎn)：多線程并行回收，追求吞吐量最大化。
• 適用場(chǎng)景：后臺(tái)計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理。
• 缺點(diǎn)：GC 停頓仍然較長(zhǎng)。

3. CMS（Concurrent Mark-Sweep）

• 特點(diǎn)：并發(fā)標(biāo)記和清除，減少停頓時(shí)間。
• 算法：基于標(biāo)記-清除。
• 優(yōu)點(diǎn)：適合對(duì)延遲敏感的應(yīng)用（如 Web 服務(wù)）。
• 缺點(diǎn)：會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，吞吐量低于 Parallel GC；在 JDK 9 起被標(biāo)記為廢棄。

4. G1（Garbage-First）

• 特點(diǎn)：目前主流，JDK 9 之后默認(rèn)收集器。
• 設(shè)計(jì)：堆被劃分為多個(gè) Region，每次優(yōu)先回收垃圾最多的 Region。
• 優(yōu)點(diǎn)：兼顧吞吐量和低延遲，可預(yù)測(cè)停頓時(shí)間（如 -XX:MaxGCPauseMillis=200）。
• 算法：新生代 → 復(fù)制；老年代 → 標(biāo)記-整理。

5. 其他新一代收集器

• ZGC（JDK 11+）：超低延遲，GC 停頓 < 10ms，支持 TB 級(jí)堆。
• Shenandoah（JDK 12+）：與 ZGC 類似，低延遲 GC。

總結(jié)

• 新生代：復(fù)制算法（快速回收，大部分對(duì)象很快死亡）。
• 老年代：標(biāo)記-整理（減少碎片，適合長(zhǎng)期對(duì)象）。

常見(jiàn)收集器：

• 小應(yīng)用：Serial GC
• 吞吐量?jī)?yōu)先：Parallel GC
• 低延遲：CMS（逐漸淘汰）、G1（主流）
• 超大堆/超低延遲：ZGC、Shenandoah

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

最新評(píng)論