1. 内存溢出和内存泄漏问题
1.1 内存溢出
内存空间不足,且垃圾回收器也无法提供更多的内存,就会出现内存溢出情况
内存溢出多出现于堆空间,很少出现于虚拟机栈,但是栈也会出现Strack Overflow
正常情况下,各年龄代的垃圾回收正常回收对象已经足够,当内存空间实在不足时,触发一次FullGC,回收大量内存,保证程序正常,但是当内存占用的速度非常快的时候,超过垃圾回收的速度的时候就会出现OOM
1.1.1 内存空间不足
内存空间不足可以分为两种情况
- 堆内存初始化的内存较小 -Xms -Xmx分配 / 存在内存泄漏问题
- 代码中出现了大对象一直被引用的情况
- 例如方法区中的回收,当出现了大量动态类型生成的场合时,就可能导致永久代(jdk7)/元空间(jdk8) OOM
1.1.2 垃圾回收器无法提供更多的内存
当内存空间不足时,会先执行一次垃圾回收,清理空间
但是也并不是每次都会触发垃圾回收,特殊情况: 当要分配的对象大小超过了jvm堆内存的最大空间时,就会直接OOM,不再垃圾回收.
1.2 内存泄漏
内存泄漏的内存指的是jvm中的虚拟内存,并非物理内存.
1.2.1解释
- 对象已经不再使用,但是无法回收
- 对象的生命周期过长,导致无法回收
1.2.2后果
内存泄漏一旦发生,随着时间的推移,jvm可用内存会越来越少,最终可能导致jvm没有足够的内存从而程序崩溃的结果
2. STW(Stop The World)问题
stw指的是gc过程中,程序的所有线程全部暂停,等待gc完成的情况.
stw是不可避免的,在jvm垃圾回收的可达性算法中,我们必须要先分析所有可达对象,而jvm的GCRoots对象是在不停的变化中的,为了前后一致性,必须要停止其他所有线程,让GC线程进行操作.
STW是所有垃圾回收器都存在的事件,包括目前jvm使用G1以及未来的ZGC都无法避免,只能不断优化垃圾回收时间,减少停顿时间,提高用户体验.
开发中尽量少用System.gc() 这个是触发FullGC的,FullGC就会进行STW
3. 垃圾回收中的并行和并发
3.1 并行与并发的基本概念
并行: 同一个时间点,多个cpu同时处理
并发: 一个时间段内,一个/多个cpu同时处理
并行只存在于多个cpu或单个cpu多核心的情况下.
并行是不会抢占资源的,因为多核分别处理,不会互相干涉
并发是会抢占资源的,同一个处理器下同一个时间点只能执行一个线程.
3.2 垃圾回收中的并行和并发
垃圾回收也是通过线程来执行的,垃圾回收的线程也分为并行和并发
3.2.1 并行和串行
并行和串行针对的是垃圾回收线程之前可能是并行/串行
只有一个垃圾线程执行时,我们称之为串行
多个垃圾线程同时执行时,我们称之为并行
常用的垃圾回收线程有: ParNew/Parallel Scavenge/Parallel Old
3.2.2 并发
并发指的是垃圾回收线程和程序线程之间是并发的
垃圾回收线程和程序线程可能是并行的,也可能是并发的,但是不可能一直并行,因为存在不可避免的STW事件,最多交替执行
当垃圾回收线程和程序线程运行于不同的cpu上时,就是并行的,但这个过程并不能一直持续下去,当发生STW时,必然要停止程序线程,让垃圾回收线程运行.因此只能说在垃圾回收的一段时间内,垃圾回收线程和程序线程之间是并发的
4. 安全点和安全区域
4.1 安全点(SafePoint)
程序运行时,并不是在任意位置都可以停下来进行GC,只能在特定的位置才能停下来进行GC,这些特定的位置就是安全点
安全点的设置要恰到好处,太多会出现频繁gc,影响程序的性能,太少可能导致stw的时间过长甚至长时间无法gc会导致oom
安全点的设置位置也尽量选择执行时间较长的位置,比如方法调用,循环等位置,如果选择了执行时间较短的位置作为安全点,可能存在性能问题.
4.1.1 安全点的使用
当发生gc的时候,线程进入安全点的方式:
- 抢先式中断: 当gc发生时,就将所有线程都暂停,然后检查所有线程,是否有未到安全点的线程,如果有,恢复该线程,直到该线程到达安全点为止. (较为复杂,目前没有jvm再采用此种方式)
- 主动中断: 设置一个是否中断标志,每个线程运行到安全点的时候查询此标志,是否为true,为true则进行自己中断且挂起,当gc时,设置该中断标志即可.
4.2 安全区域(SafeRegion)
安全区域可以看作是安全点的扩充,将一块代码内,对象引用关系不会变化的区域称之为安全区域,在安全区域内,gc是不受影响的.
当线程发生时,如果某个程序线程处理seelp状态时,是无法相应gc线程,将线程的代码执行到具体的安全点再进行gc的,这个时候就需要安全区域来保证休眠线程不会影响到gc.
执行过程:
- 当线程进入到安全区域的时候,线程会进行标识,标识本线程已经进入安全区域了,这个时候如果发生gc,那么jvm就会忽略进入安全区域的线程(安全区域内对象关系不再变化)
- 当线程要离开安全区域的时候,需要检查gc是否完成,如果完成,那么就直接往下执行,如果没有完成,那么需要停止,等待gc完成后方可离开安全区域,这样是为了保证gc前后的一致性.
