java垃圾收集机制

jvm的gc原理JVM的GC原理一、概述JVM（Java虚拟机）是Java程序运行的环境，其中最重要的组成部分之一就是垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）机制。

GC的作用是自动管理程序中的内存，及时释放不再使用的对象，以避免内存泄漏和内存溢出的问题。

本文将对JVM的GC原理进行详细介绍。

二、垃圾回收算法1. 标记-清除算法标记-清除算法是最基本的垃圾回收算法之一。

它的过程分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。

在标记阶段，GC会从根节点（一般是程序中的静态变量和栈中的引用）开始，递归地遍历对象图，标记出所有被引用的对象。

在清除阶段，GC会遍历整个堆，清除所有未被标记的对象。

2. 复制算法复制算法是针对标记-清除算法的改进。

它将堆分为两个区域，每次只使用其中一个区域。

当一个区域的对象被标记后，将其复制到另一个区域中，然后清除原来的区域。

这样可以解决碎片问题，但是需要额外的空间来存储复制的对象。

3. 标记-整理算法标记-整理算法是对标记-清除算法的改进。

它的过程与标记-清除算法类似，但是在清除阶段，标记-整理算法会将存活的对象向一端移动，然后清除边界外的所有对象。

这样可以解决碎片问题，并且不需要额外的空间。

4. 分代算法分代算法是针对对象的生命周期不同而提出的。

一般来说，对象的生命周期可以分为年轻代和老年代。

年轻代中的对象生命周期较短，老年代中的对象生命周期较长。

分代算法将堆分为年轻代和老年代两个区域，分别采用不同的垃圾回收算法。

年轻代一般使用复制算法，老年代一般使用标记-清除算法或标记-整理算法。

三、GC的执行过程1. 初始标记初始标记阶段是GC的第一步，它的目的是标记出所有的根对象，并且停止所有的应用线程。

这个过程是短暂的，因为只需要标记出与根对象直接关联的对象。

2. 并发标记并发标记阶段是GC的核心步骤，它的目的是通过并发执行来标记出所有的存活对象。

在这个阶段，GC会遍历整个堆，标记出与根对象直接或间接关联的存活对象。

javaGC垃圾回收机制G1、CMSCMS(Concurrent Mark-Sweep)是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间。

对于要求服务器响应速度的应⽤上，这种垃圾回收器⾮常适合。

在启动JVM参数加上-XX:+UseConcMarkSweepGC ，这个参数表⽰对于⽼年代的回收采⽤CMS。

CMS采⽤的基础算法是：标记—清除。

使⽤场景：1、应⽤程序对停顿⽐较敏感，并且在应⽤程序运⾏的时候可以提供更⼤的内存和更多的CPU2、在JVM中，有相对较多存活时间较长的对象(⽼年代⽐较⼤)会更适合使⽤CMS。

为解决CMS算法产⽣空间碎⽚和其它⼀系列的问题缺陷，HotSpot提供了另外⼀种垃圾回收策略，G1（Garbage First）算法，通过参数-XX:+UseG1GC来启⽤，该算法在JDK 7u4版本被正式推出，G1垃圾收集算法主要应⽤在多CPU⼤内存的服务中，在满⾜⾼吞吐量的同时，竟可能的满⾜垃圾回收时的暂停时间，下⾯是官⽅介绍：The Garbage-First (G1) collector is a server-style garbage collector, targeted for multi-processor machines with large memories.It meets garbage collection (GC) pause time goals with a high probability, while achieving high throughput. The G1 garbagecollector is fully supported in Oracle JDK 7 update 4 and later releases. The G1 collector is designed for applications that:Can operate concurrently with applications threads like the CMS collector.Compact free space without lengthy GC induced pause times.Need more predictable GC pause durations.Do not want to sacrifice a lot of throughput performance.Do not require a much larger Java heap.G1采⽤了另外⼀种完全不同的⽅式组织堆内存，堆内存被划分为多个⼤⼩相等的内存块（Region），每个Region是逻辑连续的⼀段内存，G1中提供了三种模式垃圾回收模式，young gc、mixed gc 和 full gc，在不同的条件下被触发。

java⾃动垃圾回收机制前⾔：相⽐C++，java做的⼀⼤改进是将复杂的内存管理抽离出来交给jvm去处理，让码农不再时刻盯着内存泄漏的问题，可以更专注于业务逻辑的开发。

java的GC机制是和其内存模型相关联的，⽽GC的核⼼内存区域是内存中的堆区。

java堆区按对象的存活时间被分为了年轻代（eden区+s0区+s1区）和⽼年代（tentired区），java堆的按代区分其实是为了其垃圾回收的分代收集机制打开了⽅便之门。

java的GC收集器会在不同的分代上使⽤不同的垃圾收集策略。

GC其实主要需要解决两个问题：哪些是垃圾？如何清理垃圾？在解决这两个问题上涉及到下⾯的⽅法论：1.垃圾对象判定⽅法引⽤计数法：在C++的智能指针中使⽤了这种⽅式去做内存的⾃动回收。

即在对象⽣成时维护⼀个对该对象引⽤次数的计数器，对象初次⽣成时计数器值为1，每增加⼀个到该对象的引⽤，计数器加1，每减少⼀个引⽤（如引⽤变量赋值null，或引⽤变量离开作⽤域），计数器减1，计数器为零时，对象内存会被⾃动回收。

该⽅法的问题是存在内存泄漏的隐患，如对象相互引⽤、循环引⽤等情况相互引⽤：public class ReferenceCountingGc {Object instance = null;public static void main(String[] args) {ReferenceCountingGc objA = new ReferenceCountingGc();ReferenceCountingGc objB = new ReferenceCountingGc();objA.instance = objB;objB.instance = objA;objA = null;objB = null;}} 例⼦中两个new出来的对象ReferenceCountingGc由于通过内部的变量instance引⽤着对⽅，两个对象的引⽤计数都为1。

Java垃圾回收CMS、G1、ZGC在阐述三种垃圾收集器以前，先普及下⼏种垃圾回收算法①、引⽤计数算法：通过对象被引⽤的次数确定对象是否被使⽤，缺点是⽆法解决循环引⽤的问题。

②、复制算法：分为from块和to块，开始在from块，回收时将from块存活的对象复制到to块，将from块清空，to块变from块，from块变to块，缺点是内存使⽤率较低。

③、标记清除算法：分为标记对象和标记不在使⽤的对象两个阶段，缺点是会产⽣内存碎⽚。

④、标记整理算法：与标记清除算法相同，不过在清楚后会进⾏内存整理。

⑤、分代回收算法：当前的商业虚拟机的垃圾收集都是采⽤“分代收集”（Generational Collection）算法，这种算法并没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存划分为⼏块。

⼀般是把堆划分为新⽣代和⽼年代，这样就可以根据各个年代的特点采⽤最适合的收集算法。

在新⽣代中，每次垃圾收集时都发现有⼤批对象死去，只有少量存活，那就采⽤复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。

⽽⽼年代中因为对象存活率⾼、没有额外空间对它进⾏分配担保，就必须使⽤“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进⾏回收。

如上图，Eden⽤于分配新的内存空间，当第⼀轮回收后剩下的对象被放到Survivor1，此时年龄为1。

第⼆次剩下的对象则年龄为1，第⼀次的年龄为2，他们被复制到Survivor2。

当再次回收的时候，⼜由Survivor2转换到Survivor1容器，他们两个反复替换。

当对象的年龄成长到8以后，被移动到⽼年代。

永久代⼜叫⽅法区。

Minor GC 年轻代的回收Major GC 年⽼代的回收jvm提供的年轻代回收算法属于复制算法，CMS、G1，ZGC属于标记清除算法。

⼀、CMS收集器 Concurrent Mark Sweep，以获取最短回收停顿时间为⽬标的收集器，基于并发“标记清理”实现。

JDK1.7之前的默认垃圾回收算法，并发收集，停顿⼩。

javagc回收机制即java垃圾回收机制，是自动的内存管理机制，它可以在程序执行时自动回收无用的对象，以释放内存空间。

Java 中的垃圾回收机制主要包括以下几个方面：
1. 对象的创建和销毁：当一个对象被创建时，Java 虚拟机会为其分配一块内存空间，并记录其在内存中的位置。

当对象不再被引用时，Java 虚拟机会将其标记为垃圾对象，并在适当的时候回收它所占用的内存空间。

2. 垃圾收集算法：Java 中使用的垃圾收集算法主要有标记-清除算法和复制算法。

标记-清除算法会先标记所有还在使用中的对象，然后清除所有未被标记的对象；复制算法则会将内存分为两个区域，将还在使用中的对象复制到其中一个区域，然后清除另一个区域中的所有对象。

3. 垃圾收集器的选择和配置：Java 中提供了多种垃圾收集器，如Serial GC、Parallel GC、CMS GC 等。

可以根据程序的特点和运行环境的需求选择合适的垃圾收集器和配置参数，以达到最优的垃圾回收效果。

4. 垃圾回收的影响：垃圾回收会占用一定的系统资源，可能会影响程序的性能。

因此，在进行垃圾回收时需要注意控制回收的频率和时间，以避免对程序的性能造成过大的影响。

总的来说，Java 中的垃圾回收机制是一个自动化的、高效的内存管理机制，可以帮助开发人员避免内存泄漏等问题，提高程序的稳定性和可靠性。

Java8的GC垃圾回收Java垃圾回收概况Java GC（Garbage Collection，垃圾回收）机制，是Java与C++/C的主要区别之⼀，作为Java开发者，⼀般不需要专门编写内存回收和垃圾清理代码，对内存泄露和溢出的问题，也不需要像C程序员那样战战兢兢。

这是因为在Java虚拟机中，存在⾃动内存管理和垃圾清扫机制。

概括地说，该机制对JVM中的内存进⾏标记，并确定哪些内存需要回收，根据⼀定的回收策略，⾃动的回收内存，永不停息的保证JVM 中的内存空间，防⽌出现内存泄露和溢出问题。

关于JVM，需要说明⼀下的是，⽬前使⽤最多的Sun公司的JDK中，⾃从1999年的JDK1.2开始直⾄现在仍在⼴泛使⽤的JDK6，其中默认的虚拟机都是HotSpot。

2009年，Oracle收购Sun，加上之前收购的EBA公司，Oracle拥有3⼤虚拟机中的两个：JRockit和HotSpot，Oracle也表明了想要整合两⼤虚拟机的意图，但是⽬前在新发布的JDK8中，默认的虚拟机仍然是HotSpot，因此本⽂中默认介绍的虚拟机都是HotSpot，相关机制也主要是指HotSpot的GC机制。

Java GC机制主要完成3件事：确定哪些内存需要回收确定什么时候需要执⾏GC如何执⾏GC经过这么长时间的发展，Java GC机制已经⽇臻完善，⼏乎可以⾃动的为我们做绝⼤多数的事情。

然⽽，如果我们从事较⼤型的应⽤软件开发，曾经出现过内存优化的需求，就必定要研究Java GC机制。

学习Java GC机制，可以帮助我们在⽇常⼯作中排查各种内存溢出或泄露问题，解决性能瓶颈，达到更⾼的并发量，写出更⾼效的程序。

我们将从4个⽅⾯学习Java GC机制，1，内存是如何分配的；2，如何保证内存不被错误回收（即：哪些内存需要回收）；3，在什么情况下执⾏GC以及执⾏GC的⽅式；4，如何监控和优化GC机制。

内存是如何分配的这⾥所说的内存分配，主要指的是在堆上的分配，⼀般的，对象的内存分配都是在堆上进⾏，但现代技术也⽀持将对象拆成标量类型（标量类型即原⼦类型，表⽰单个值，可以是基本类型或String等），然后在栈上分配，在栈上分配的很少见，我们这⾥不考虑,接下来我们⼀起来了解下内存分区,对我们后⾯学习的有所帮助。

垃圾收集GC（Garbage Collection）是Java语言的核心技术之一，之前我们曾专门探讨过Java 7新增的垃圾回收器G1的新特性，但在JVM的内部运行机制上看，Java的垃圾回收原理与机制并未改变。

垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。

GC通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。

GC首先要判断该对象是否是时候可以收集。

两种常用的方法是引用计数和对象引用遍历。

引用计数收集器引用计数是垃圾收集器中的早期策略。

在这种方法中，堆中每个对象（不是引用）都有一个引用计数。

当一个对象被创建时，且将该对象分配给一个变量，该变量计数设置为1。

当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1（a = b,则b引用的对象+1），但当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。

任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。

当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。

优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。

对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。

缺点：无法检测出循环引用。

如父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象。

这样，他们的引用计数永远不可能为0.跟踪收集器早期的JVM使用引用计数，现在大多数JVM采用对象引用遍历。

对象引用遍历从一组对象开始，沿着整个对象图上的每条链接，递归确定可到达（reachable）的对象。

如果某对象不能从这些根对象的一个（至少一个）到达，则将它作为垃圾收集。

在对象遍历阶段，GC必须记住哪些对象可以到达，以便删除不可到达的对象，这称为标记（marking）对象。

下一步，GC要删除不可到达的对象。

删除时，有些GC只是简单的扫描堆栈，删除未标记的未标记的对象，并释放它们的内存以生成新的对象，这叫做清除（sweeping）。

这种方法的问题在于内存会分成好多小段，而它们不足以用于新的对象，但是组合起来却很大。

因此，许多GC可以重新组织内存中的对象，并进行压缩（compact），形成可利用的空间。

Java虚拟机（JVM）的垃圾回收原理是指在运行Java程序时，JVM自动管理内存的过程。

垃圾回收是指自动识别和释放不再使用的内存，以便重新分配给其他需要的对象。

JVM的垃圾回收原理主要包括以下几个步骤：
1. 标记：JVM首先标记所有活动对象，即那些仍然被引用的对象。

从根对象（如方法栈、静态变量等）开始，通过可达性分析算法，递归地遍历对象图，将所有可达的对象标记为活动对象。

2. 清除：在标记完成后，JVM会对堆内存中的所有对象进行遍历，将未被标记的对象判定为垃圾对象，并将其所占用的内存空间释放出来。

3. 压缩：在清除垃圾对象后，JVM会对堆内存进行压缩，将存活对象向一端移动，以便为新对象分配连续的内存空间，减少内存碎片化。

4. 分配：在压缩完成后，JVM会为新对象分配内存空间，并更新堆指针，以便下次分配内存时能够快速找到可用的内存空间。

JVM的垃圾回收机制采用了自适应的算法，根据当前的内存使用情况和程序的运行情况，动态调整垃圾回收的策略和参数，以提高垃圾回收的效率和性能。

需要注意的是，垃圾回收是一个相对耗时的操作，会占用一定的系统资源。

因此，在编写Java程序时，应尽量避免产生大量的垃圾对象，合理管理内存的使用，以提高程序的性能和效率。