通过图文给你讲明白java GC的垃圾回收机制

简介: 通过图文给你讲明白java GC的垃圾回收机制

本文原链接

http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html

1. JAVA GC 概述



JAVA GC采用了分代思想,将java堆分成新生代,年老代,永久代。GC算法主要有标记-清除,标记-压缩,复制算法。


  • 新生代:新生代被分成三个部分 eden区和2个survivor区(from和to两个分区)。当创建对象,需要jvm分配内存时,会在新生代的eden区寻找合适的内存区域。如果当eden区内存不够时,会触发minor GC。eden区存活对象和from区的存活对象将会被复制到to区。当to区的对象年龄超过了晋升的年龄设置,对象将被提升到老年代。新生代GC用的是复制算法
  • 年老代: 年老代里存放的都是存活时间较久的,大小较大的对象,因此年老代使用标记整理算法。当年老代容量满的时候,会触发一次Major GC(full GC),回收年老代和年轻代中不再被使用的对象资源。年老代算法用的是标记-清除
  • 永久代:指内存的永久保存区域,主要存放Class和Meta(元数据)的信息。Class在被加载的时候被放入永久区域。它和和存放实例的区域不同,GC不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的Class的增多而胀满,最终抛出OOM异常。


2. 图文描述标记-清除和标记-压缩



Step 1:标记(Marking)

GC的第一步叫做标记。在这个步骤GC通过遍历内存区辨别哪些内存在使用,哪些内容没有使用。并做好标记803fce8c420392d85533b88fe5686043.png


如上图蓝色的表示存活的对象,金黄色表示垃圾对象。在标记阶段,需要扫描整个该内存区的对象,并标记。这个过程可能会比较耗时


Step 2: 清除(Normal Deletion)


清除阶段移除掉垃圾对象,并且用一个链表维护空闲的区域


[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-c1T7lU42-1606210937650)(http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/images/gcslides/Slide1b.png)]


内存分配器持有空闲内存区的引用,以便分配内存给新的对象


Step 2a: 压缩(Deletion with Compacting)


为了提升性能,在Step 2的基础上,在删除完垃圾对象后。我们可以把存活的对象移动到内存区的头部。这样下次分配内存的时候会更快。主要原因是标记-清除会造成比较大的内存碎片,每当需要分配内存时,都需要遍历空闲链表。而压缩算法,会把内存碎片整理成一个大的完整内存块。

cd1a0df4367b1bf13d1a47d668c09772.png

3. 分代垃圾回收



为什么要采用分代垃圾回收?


正如前面所说,标记和压缩对象,对java虚拟机而言会比较耗时。当java虚拟机分配了越来越多的对象后。GC所花费的时间将会更长。然而根据经验分析,绝大多数的对象存活时间都比较短。这样我们可以把存活长的对象和存活短的对象隔离开。这样GC会更加高效

37542ad68f4f85892fa9b98a8569ebf9.gif

JVM分代


将jvm堆内存分割成更小的内存区,会提高jvm的gc性能。堆被分成 (新生代)Young Generation,(年老代)Old or Tenured Generation, and (永久代)Permanent Generation


6c8a57cc4bad5a02e9e7fcc3d128caf9.png

  • 所有的对象都会在新生代中分配内存。当新生代内存不够的时候。将会出发minor GC。如果新生代中的对象存活时间都很短,呢么minor GC的效率将会很高。如果新生代里面充满了垃圾对象,那么回收速度将会很快(因为标记的时间短了)。一些存活下来的对象年龄将会增加,并且最终会被移动到年老代
  • Stop the World Event:所有的minor GC都是"Stop the World"事件。这意味着出来GC线程,程序的其他线程对将暂停知道GC完成。Minor GC都是Stop the World Event
  • 年老代是用来存储长存活时间的对象。典型的我们可以给对象设定一个年龄界限,当新生代的对象存活年龄超过这个界限,对象将会从新生代移动到年老代。当年老代的内存不够的时候,将会出发Major GC。Major GC也是Stop the World Event。通常来说Major GC比Minor GC更慢,因为Major GC回收的是整个新生代和年老代的所有垃圾对象。因此对于响应性高的程序,应该尽量减少Major GC。需要注意的是Stop the World Event的时间受到在年老代中使用的垃圾回收器的影响,不受新生代的影响
  • 永久代包含了JVM的元数据。包括类信息,方法信息等。永久代由JVM在应用运行期生成。另外 javase的类库中的类信息也可能存放在这里


分代垃圾回收的处理过程



现在你明白为什么堆分成不同的世代,现在是时候看看这些空间是如何相互作用的。 下面的图片将介绍JVM中的对象分配和老化过程。


1. 一开始,任何新的对象都会在eden空间分配内存,两个survivor空间一开始都是空的

ee3cd7ea17f1b9caf5293d83471ec0c2.png

2. 当eden空间被填满了,minor GC将被触发

9089abaee5c96db491a19a5da8750b23.png


S0 survivor区对象里的 1 3表示对象的年龄


3. Eden空间的存活的对象将被复制到第一个survivor空间,年龄+1,垃圾对象将会被清除掉


[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GIW40p7p-1606210937656)

(http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/images/gcslides/Slide6.png)]


4. 下一次minor GC发生时,Eden空间的存活对象将被复制到空闲的survivor空间S1(年龄+1),另外在前一次minor GC S0空间的存活对象也会被复制到S1(年龄+1),垃圾对象会被清除掉

08c0b53b6da12079a3928b073171926d.png

5. 下一次minor GC发生时,还是重复第4条的内容,只是两个survivor空间对调了,这次是从S1复制到S0空间


[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-acfW5s1W-1606210937657)

(http://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/images/gcslides/Slide9.png)]


6. 新生代晋升到年老代。当minor GC发生时,如果survivor空间中的对象年龄超过了晋升的年龄限定,对象会被复制到年老代

40f3dc755d9d01b11edfdbb3be734259.png

7. 当minor GC不断触发,将会有对象不断被晋升到年老代

615f9cad0f698393531edf09d9c6de32.png8. 上面的图文完美的解释了minor GC的处理过程。最终,当年老代的内存被填满的时候,将会触发major GC。Major GC在年老代用的是标记压缩算法。同时新生代的对象将被清除

d6fccf9a5f9c4f5885b41c9d57ddef71.png

4.后续


后面我将计划写一系列关于垃圾回收的博文。主要内容会涉及到垃圾回收的算法描述。

相关文章
|
17天前
|
监控 算法 Java
Java GC调优详解
Java GC调优详解
30 0
|
1月前
|
JavaScript 前端开发 算法
Java Script 中的垃圾回收机制有哪些缺点
Java Script 中的垃圾回收机制有哪些缺点
13 0
|
2月前
|
算法 Java 关系型数据库
掌握这3个技巧,你也可以秒懂JAVA性能调优和jvm垃圾回收
JVM 是一个虚拟化的操作系统,类似于 Linux 和 Window,只是他被架构在了操作系统上进行接收 class 文件并把 class 翻译成系统识别的机器码进行执行,即 JVM 为我们屏蔽了不同操作系统在底层硬件和操作指令的不同。
24 0
|
1月前
|
监控 算法 Java
深入理解Java中的垃圾回收机制
【2月更文挑战第13天】 本文旨在深入剖析Java中的核心机制之一——垃圾回收(Garbage Collection, GC)。与传统的摘要不同,我们不会概述全文内容,而是直接点明文章将探讨的重点问题:如何合理利用垃圾回收机制优化Java应用性能。通过分析不同垃圾回收器的工作原理与特点,本文将指导开发者识别和处理内存泄漏,选择合适的垃圾回收策略,以及评估垃圾回收行为对应用性能的实际影响。
24 1
|
1天前
|
Java
Java 与垃圾回收有关的方法
Java 与垃圾回收有关的方法
|
10天前
|
存储 缓存 监控
Java内存管理:垃圾回收与内存泄漏
【4月更文挑战第16天】本文探讨了Java的内存管理机制,重点在于垃圾回收和内存泄漏。垃圾回收通过标记-清除过程回收无用对象,Java提供了多种GC类型,如Serial、Parallel、CMS和G1。内存泄漏导致内存无法释放,常见原因包括静态集合、监听器、内部类、未关闭资源和缓存。内存泄漏影响性能,可能导致应用崩溃。避免内存泄漏的策略包括代码审查、使用分析工具、合理设计和及时释放资源。理解这些原理对开发高性能Java应用至关重要。
|
1月前
|
存储 算法 Java
Go语言GC(垃圾回收)的工作原理
【2月更文挑战第23天】
27 0
|
1月前
|
算法 Java UED
【JVM】分代收集算法:提升Java垃圾回收效率
【JVM】分代收集算法:提升Java垃圾回收效率
21 0
|
1月前
|
算法 Java 程序员
深入理解Java中的垃圾回收机制
【2月更文挑战第20天】在Java中,垃圾回收(Garbage Collection, GC)是一个自动的内存管理过程,负责识别并回收那些不再被使用的对象所占用的内存。这一机制极大地简化了程序的内存管理,减少了程序员因手动管理内存而可能引入的错误。然而,为了编写出更高效且对系统资源利用更加合理的Java应用程序,开发者需要对垃圾回收器的工作原理有深入的理解。本文将探讨Java垃圾回收的基本概念、常见的垃圾回收算法以及JVM中垃圾回收器的实际运作方式。
|
2月前
|
算法 Java 程序员
深入理解Java垃圾回收机制
【2月更文挑战第8天】在Java中,垃圾回收机制是自动化的,这意味着程序员不必手动管理内存。然而,了解垃圾回收机制是非常重要的,因为它可以帮助我们优化代码以及避免一些常见的性能问题。
20 3