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△Hollis, 一個(gè)對(duì)Coding有著獨(dú)特追求的人△

這是Hollis的第 363 篇原創(chuàng)分享

作者 l zyz1992

來源 l Hollis（ID：hollischuang）

作為 Java 程序員，我們是幸福的，因?yàn)槲覀儾恍枰芾硐到y(tǒng)中的垃圾。我們只需要將重點(diǎn)放在業(yè)務(wù)中就可以了。至于垃圾什么的就交給天生的垃圾收集器就可以了。

那既然都這么說了，我們干嘛還要花心思來學(xué)習(xí)這些呢？我們學(xué)習(xí)這些肯定是為了更好的理解我們系統(tǒng)的底層運(yùn)行原理啊，這樣才能有針對(duì)性的寫出 “更適合” JVM的代碼。才能讓我們的代碼更健壯和安全，更關(guān)鍵的是能根據(jù) JVM 的特性有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，最終寫出執(zhí)行效率高的代碼。

到底誰是垃圾？

什么樣的對(duì)象可以稱為垃圾對(duì)象？換句話說：在垃圾收集器工作的時(shí)候，哪些對(duì)象是可以被回收的，哪些對(duì)象是不可以被回收的？判斷的標(biāo)準(zhǔn)是什么？系統(tǒng)中的對(duì)象千千萬，怎么才能準(zhǔn)確無誤的找出來并“殺”掉就顯得尤為重要。

為了解決上面的問題。JVM 專門設(shè)計(jì)一套判斷對(duì)象是的是垃圾的算法——可達(dá)性分析。

可達(dá)性分析的原理是：根據(jù)每一個(gè)對(duì)象，一層一層的引用往上找，說白了就是看看那些地方在引用著這個(gè)對(duì)象。直到找到能被稱之為GC Roots的對(duì)象在引用這個(gè)這個(gè)對(duì)象，那么這個(gè)時(shí)候 JVM 就認(rèn)為這個(gè)對(duì)象是不是垃圾對(duì)象。

也就是在垃圾回收的時(shí)候是不會(huì)去回收這部分對(duì)象的。反之，這樣的對(duì)象就可以被稱為垃圾對(duì)象。也就意味著是會(huì)被在垃圾收集器工作的時(shí)候就會(huì)回收這部分對(duì)象。

GC Roots

說到這里，哪些是垃圾對(duì)象我們是可以判斷了。那么剛剛提到的 GC Roots 又是什么鬼？簡(jiǎn)單的來講，靜態(tài)變量、局部變量、常量、本地方法棧中的對(duì)象都可以當(dāng)做GC Roots。但是一般最常見的就是：靜態(tài)變量、局部變量。

我們姑且先這個(gè)記住，也就是凡是被這些對(duì)象引用的對(duì)象，就是不能被回收的。換言之，系統(tǒng)是在某些地方還在使用這些對(duì)象，這些對(duì)象我們也稱之為強(qiáng)引用。對(duì)應(yīng)的還有軟引用，弱引用和虛引用。

強(qiáng)引用（使用頻率：☆☆☆☆☆）

我們平時(shí)開發(fā)時(shí)候通過 new 關(guān)鍵創(chuàng)建出來的對(duì)象就是強(qiáng)引用，這類對(duì)象在垃圾回收的時(shí)候只要是能找到 G CRoots,那么他們是不會(huì)被回收的。

軟引用（使用頻率：☆☆☆☆）

所謂軟引用，就是表示該對(duì)象在垃圾回收期間，不軟是否被其他對(duì)象引用，只要是內(nèi)存空間不夠了，那么該對(duì)象就會(huì)別垃圾收集器回收。（PS：這個(gè)也是大家很容易和弱引用搞混淆的一個(gè)術(shù)語。我相信你平時(shí)開發(fā)常用的一定是 SoftReference ,而很少使用 WeakReference 。也就是說，強(qiáng)引用下面的一個(gè)就是軟引用。希望能幫助大家理解這兩個(gè)之間的區(qū)別。）

弱引用（使用頻率：☆）

這類引用存在的價(jià)值更容易被忽視，只要是在垃圾回收階段，不管內(nèi)存是否足夠，該類型的對(duì)象都會(huì)被垃圾收集器回收。

虛引用（使用頻率：程序員基本不會(huì)使用到）

虛引用”顧名思義，就是形同虛設(shè)，與其他幾種引用都不同，虛引用并不會(huì)決定對(duì)象的生命周期。如果一個(gè)對(duì)象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收。虛引用主要用來跟蹤對(duì)象被垃圾回收的活動(dòng)。虛引用與軟引用和弱引用的一個(gè)區(qū)別在于：虛引用必須和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用

JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)

到此為止，我們已經(jīng)知道了哪些對(duì)象是垃圾已經(jīng)如何判斷垃圾對(duì)象了。接下來就是要回收了。但是在學(xué)習(xí)回收之前，我們還需要知道JVM內(nèi)存區(qū)域的劃分。換句話說就是回收對(duì)象是在哪里進(jìn)行的？我們先來看下 JVM 的內(nèi)存結(jié)構(gòu)（這種模型僅僅是人們?yōu)榱烁玫膶W(xué)習(xí)和理解 JVM 還虛擬出來的）

以上結(jié)構(gòu)看起來并不復(fù)雜，主要由五大部分組成：方法區(qū)、堆內(nèi)存、虛擬機(jī)棧（棧）、本地方法棧（一般不關(guān)注）、程序計(jì)數(shù)器。其中方法區(qū)和堆內(nèi)存是線程共享的。其他三個(gè)是線程私有的。他們的主要作用如下：

方法區(qū)

被所有線程共享的區(qū)間，用來保存類信息、常量、靜態(tài)變量、也就是被虛擬機(jī)編譯后的代碼。換句話說：靜態(tài)變量、常量、類信息（版本信息、方法簽名、屬性等）和運(yùn)行時(shí)常量池存在方法區(qū)中。其中常量池是方法區(qū)的一部分。

堆內(nèi)存（垃圾回收的重中之重）

是 Java 虛擬機(jī)所管理的所有的內(nèi)存區(qū)域中最大的一塊內(nèi)存區(qū)域。堆內(nèi)存被所有線程的共享。

主要存放使用 new 關(guān)鍵字創(chuàng)建的對(duì)象。所有對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配。

垃圾收集器就是根據(jù)GC算法，收集堆上對(duì)象所占用的內(nèi)存空間（這也是垃圾回收的重點(diǎn)核心區(qū)域）。

虛擬機(jī)棧

虛擬棧，是由一個(gè)一個(gè)的棧幀（棧幀：理解為方法的標(biāo)記即可），他是線程私有的，生命周期同線程一樣。

每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。

局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（8個(gè)基本數(shù)據(jù)類型）、對(duì)象引用（地址指針）、returnAddress類型。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配。在運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小。

這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀態(tài)：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，則拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機(jī)棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，在擴(kuò)展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器是線程私有的，里面記錄的就是即將要執(zhí)行的一條的CPU指令，因?yàn)樵诙嗑€程環(huán)境中，必然會(huì)存在線程之之間的切換，這樣JVM就需要有一套方案來記錄某個(gè)線程在之前執(zhí)行到了哪里。這就是程序計(jì)數(shù)器的作用

本地方法棧

記錄的就是本地的通過C/C++ 寫的一些程序（PS：這個(gè)空間中沒有規(guī)定 OOM，也就是不會(huì)發(fā)生OOM的情況。因?yàn)槌绦蛴?jì)數(shù)器存儲(chǔ)的是字節(jié)碼文件的行號(hào)，而這個(gè)范圍是可知曉的，在一開始分配內(nèi)存時(shí)就可以分配一個(gè)絕對(duì)不會(huì)溢出的內(nèi)存）

堆內(nèi)存的詳細(xì)結(jié)構(gòu)

上面是說到了，堆內(nèi)存是垃圾回收的重中之重，但是這并不意味這對(duì)象就是很籠統(tǒng)的在堆內(nèi)存中的，他們也會(huì)被安排和分配到堆的不同的區(qū)域中。而堆內(nèi)存主要是這么劃分的，堆首先被劃分成兩大部分：年輕代（新生代）和老年代。年輕代又劃分為：Eden、From Survivor、To Survivor。

其中年輕代和老年代所占的內(nèi)存口空間比例為：1:2。年輕代中的Eden、From Survivor、To Survivor 占比為：8:1:1。畫個(gè)圖來幫助大家更形象的理解下：

大家不要急，一步一步來。

垃圾回收算法

從本小節(jié)開始，就是本文的重點(diǎn)了。JVM 在垃圾回收的時(shí)候：

① 到底使用了哪些垃圾回收算法？

② 分別在什么場(chǎng)景下使用？

③ 各自的優(yōu)缺點(diǎn)？

下面就來正式的介紹下垃圾回收算法

標(biāo)記-清除

標(biāo)記清除是最簡(jiǎn)單和干脆的一種垃圾回收算法，他的執(zhí)行流程是這樣子的：當(dāng) JVM 標(biāo)記出內(nèi)存中的垃圾以后，直接將其清除，但是這樣有一個(gè)很明顯的缺點(diǎn)，就是會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存空間的不連續(xù)，也就是會(huì)產(chǎn)生很多的內(nèi)存碎片。先畫個(gè)圖來看下

我們使用上圖左邊的圖來表示垃圾回收之前的樣子，黑色的區(qū)域表示可以被回收的垃圾對(duì)象。這些對(duì)象在內(nèi)存空間中不是連續(xù)的。右側(cè)這張圖表示是垃圾回收過后的內(nèi)存的樣子。可以很明顯的看到里面纏身了斷斷續(xù)續(xù)的內(nèi)存碎片。

那說半天垃圾不是已經(jīng)被回收了嗎？?jī)?nèi)存碎片就內(nèi)存碎片唄。又能咋地？

好，我來這么告訴你，現(xiàn)在假設(shè)這些內(nèi)存碎片所占用的口空間之和是1 M，現(xiàn)在新創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象大小就是 1 M，但是很遺憾的是，此時(shí)內(nèi)存空間雖然加起來有 1 M，但是并不是連續(xù)的，所以也就無法存放這大對(duì)象。也就是說這樣勢(shì)必會(huì)造成內(nèi)存空間的浪費(fèi)，這就是內(nèi)存碎片的危害。

這么一說標(biāo)記-清除就沒有優(yōu)點(diǎn)了嗎？?jī)?yōu)點(diǎn)還是有的：速度快

到此，我們來對(duì)標(biāo)記-清除來做一個(gè)簡(jiǎn)單的優(yōu)缺點(diǎn)小結(jié)：

優(yōu)點(diǎn)

速度快，因?yàn)椴恍枰苿?dòng)和復(fù)制對(duì)象

缺點(diǎn)

會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，造成內(nèi)存的浪費(fèi)

標(biāo)記-復(fù)制

上面的清除算法真的太差勁了。都不管后來人能不能存放的下，就直接啥也不管的去清除對(duì)象。所以升級(jí)后就來了復(fù)制算法。

復(fù)制算法的工作原理是這樣子的：首先將內(nèi)存劃分成兩個(gè)區(qū)域。新創(chuàng)建的對(duì)象都放在其中一塊內(nèi)存上面，當(dāng)快滿的時(shí)候，就將標(biāo)記出來的存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存區(qū)域中（注意：這些對(duì)象在在復(fù)制的時(shí)候其內(nèi)存空間上是嚴(yán)格排序且連續(xù)的），這樣就騰出來一那一半就又變成了空閑空間了。依次循環(huán)運(yùn)行。

在回收前將存活的對(duì)象復(fù)制到另一邊去。然后再回收垃圾對(duì)象，回收完就類似下面的樣子：

如果再來新對(duì)象被創(chuàng)建就會(huì)放在右邊那塊內(nèi)存中，當(dāng)內(nèi)存滿了，繼續(xù)將存活對(duì)象復(fù)制到左邊，然后清除掉垃圾對(duì)象。

標(biāo)記-復(fù)制算法的明顯的缺點(diǎn)就是：浪費(fèi)了一半的內(nèi)存，但是優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。所以我們?cè)谧黾夹g(shù)的時(shí)候經(jīng)常會(huì)走向一個(gè)矛盾點(diǎn)地方，那就是：一個(gè)新的技術(shù)的引入，必然會(huì)帶來新的問題。

到這里我們來簡(jiǎn)單小結(jié)下標(biāo)記-復(fù)制算法的優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

內(nèi)存空間是連續(xù)的，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片

缺點(diǎn)

1、浪費(fèi)了一半的內(nèi)存空間

2、復(fù)制對(duì)象會(huì)造成性能和時(shí)間上的消耗

說到底，似乎這兩種垃圾回收回收算法都不是很好。而且在解決了原有的問題之后，所帶來的新的問題也是無法接受的。所以又有了下面的垃圾回收算法。

標(biāo)記-整理

標(biāo)記-整理算法是結(jié)合了上面兩者的特點(diǎn)進(jìn)行演化而來的。具體的原理和執(zhí)行流程是這樣子的：我們將其分為三個(gè)階段：

第一階段為標(biāo)記；

第二階段為整理；

標(biāo)記：它的第一個(gè)階段與標(biāo)記-清除算法是一模一樣的，均是遍歷 GC Roots，然后將存活的對(duì)象標(biāo)記。

整理：移動(dòng)所有存活的對(duì)象，且按照內(nèi)存地址次序依次排列，然后將末端內(nèi)存地址以后的內(nèi)存全部回收。因此，第二階段才稱為整理階段。

我們是畫圖說話，下面這張圖是垃圾回收前的樣子。

下圖圖表示的第一階段：標(biāo)記出存活對(duì)象和垃圾對(duì)象；并清除垃圾對(duì)象

白色空間表示被清理后的垃圾。

下面就開始進(jìn)行整理：

可以看到，現(xiàn)在即沒有內(nèi)存碎片，也沒有浪費(fèi)內(nèi)存空間。

但是這就完美了嗎？他在標(biāo)記和整理的時(shí)候會(huì)消耗大量的時(shí)間（微觀上）。但是在大廠那種高并發(fā)的場(chǎng)景下，這似乎有點(diǎn)差強(qiáng)人意。

到此，我們將標(biāo)記-整理的優(yōu)缺點(diǎn)整理如下：

優(yōu)點(diǎn)

1、不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片

2、不會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存空間

缺點(diǎn)

太耗時(shí)間（性能低）

到此為止，我們已經(jīng)了知道了標(biāo)記-清除、標(biāo)記-復(fù)制、標(biāo)記-整理三大垃圾回收算法的優(yōu)缺點(diǎn)。

單純的從時(shí)間長(zhǎng)短上面來看：標(biāo)記-清除 < 標(biāo)記-復(fù)制 < 標(biāo)記-整理。

單純從結(jié)果來看：標(biāo)記-整理 > 標(biāo)記-復(fù)制 >= 標(biāo)記-清除

知道了垃圾回收算法，還有以下這些問題等著我們?nèi)シ治觯?/span>

① 垃圾收集器都有哪些呢？

② 年輕代和老年代又分別是哪些垃圾收集算法？

③ 不同的垃圾收集器對(duì)應(yīng)哪些垃圾回收算法？

④ 年輕代和老年代分別使用哪些垃圾收集器？

帶著這些問題，讓我們繼續(xù)往下看。

什么樣的垃圾會(huì)進(jìn)入到老年代

我們現(xiàn)在已經(jīng)知道了什么是垃圾，那現(xiàn)在問題是：什么樣的垃圾會(huì)進(jìn)入到老年代？對(duì)象進(jìn)入老年代的條件有三個(gè)，滿足一個(gè)就會(huì)進(jìn)入到老年代：

1、躲過15次GC。每次垃圾回收后，存活的對(duì)象的年齡就會(huì)加1，累計(jì)加到15次（jdk8默認(rèn)的），也就是某個(gè)對(duì)象躲過了15次垃圾回收，那么JVM就認(rèn)為這個(gè)是經(jīng)常被使用的對(duì)象，就沒必要再帶著年輕代中了。具體的次數(shù)可以通過 -XX:MaxTenuringThreshold 來設(shè)置在躲過多少次垃圾收集后進(jìn)去老年代。
2、動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷。規(guī)則：在某個(gè) Survivor 中，如果有一批對(duì)象的大小總是大于該 Survivor 的 50%，那么此時(shí)大于等于該批對(duì)象年齡的對(duì)象機(jī)會(huì)會(huì)直接到老年代中。
3、大對(duì)象直接進(jìn)入老年代。-XX:PretenureSizeThreshold 來設(shè)置大對(duì)象的臨界值，大于該值的就被認(rèn)為是大對(duì)象，就會(huì)直接進(jìn)入老年代。

針對(duì)上面的三點(diǎn)來逐一分析。

躲過15次 GC

這個(gè)沒啥好說的，最好理解，就是在執(zhí)行了15次GC后，對(duì)象依舊存活，那么就將其移動(dòng)到老年代中去，沒執(zhí)行一次垃圾回收，存活的對(duì)象的年齡就+1，具體的執(zhí)行次數(shù)可以通過：-XX:PretenureSizeThreshold參數(shù)來設(shè)置。

動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷

這就有點(diǎn)難理解了，不過一定會(huì)給你講清楚的

再來看下這個(gè)規(guī)則：在某個(gè) Survivor 中，如果有一批對(duì)象的大小總是大于該 Survivor 的 50%，那么此時(shí)大于等于該批對(duì)象年齡的對(duì)象機(jī)會(huì)會(huì)直接到老年代中。

o(╥﹏╥)o 還是沒理解。。。我們畫圖來理解試試

假設(shè)現(xiàn)在 To 里面的如圖兩個(gè)對(duì)象大小總和50 M，且都是3歲了，因?yàn)?To 是100 M，所以這個(gè)時(shí)候我們就說在某個(gè) Survivor 中，如果有一批對(duì)象的大小總是大于該Survivor 的 50%。這個(gè)時(shí)候大于等于該批對(duì)象年齡的對(duì)象機(jī)會(huì)會(huì)直接到老年代中。

再換換句話說就是：當(dāng)前放對(duì)象的Survivor區(qū)域里(其中一塊區(qū)域，放對(duì)象的那塊s區(qū))，一批對(duì)象的總大小大于這塊Survivor區(qū)域內(nèi)存大小的50%(-XX：TargetSurvivor 修可以指定)，那么此時(shí)大于等于這批對(duì)象年齡最大值的對(duì)象，就可以直接進(jìn)入老年代了。

例如Survivor區(qū)域里現(xiàn)在有一比對(duì)象，年齡1+年齡2+年齡n的多個(gè)年齡對(duì)象總和超過了的多個(gè)年齡對(duì)象總和超過了區(qū)域的50%，此時(shí)就會(huì)把年齡n(含)以上的對(duì)象都放入老年代)。這個(gè)規(guī)則其實(shí)是希望那些可能是長(zhǎng)期存活的對(duì)象，盡早進(jìn)入老年代。對(duì)象動(dòng)態(tài)年齡判斷機(jī)制一般是在 Minor GC 之后觸發(fā)的。

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

這個(gè)就簡(jiǎn)單了，-XX:PretenureSizeThreshold 來設(shè)置大對(duì)象的臨界值。如 -XX:PretenureSizeThreshold=1024 * 1024。即對(duì)象超過1M直接進(jìn)入老年代。其實(shí)大對(duì)象直接進(jìn)入到老年代還包含這種情況：那就是當(dāng) Eden 中執(zhí)行了 Minor GC 后，存活的對(duì)象的大小是超過了100M了（上圖 from 和 to 都是100M）此時(shí)這些存活的對(duì)象也是直接進(jìn)入到老年代。

說了半天對(duì)象都跑到老年代去了，那既然老年代這個(gè)牛逼，干嘛還分年輕代和老年代？年輕人，你不要急。后文我會(huì)全部道來。我們下面先來看看老年代空間如果不夠用怎么辦？

老年代空間分配擔(dān)保

上面說到了，對(duì)象在哪些情況下會(huì)進(jìn)入到老年代，年輕代倒是省心了，你不夠了就放到老年代，那如果老年代也不夠了呢？那又是如何處理呢？

實(shí)際上是這樣的。在年輕代執(zhí)行 Minor GC 之前，首先會(huì)檢查老年代的可用空間的大小是否是大于新生代所有對(duì)象的大小。為什么是所有對(duì)象，不應(yīng)該是存活的對(duì)象嗎？

你想啊，假如年輕代經(jīng)過一次 Minor GC 后所有的對(duì)象都是存活的，這是不是就尷尬了（PS：所以這還是我們需要考慮的“臨界情況”。不要覺得一般情況或者是泛泛的說法，程序的嚴(yán)謹(jǐn)性就是在臨界情況下體現(xiàn)出來的）

現(xiàn)在假設(shè)在 Minor GC之前，檢查發(fā)現(xiàn)老年代空間還真不夠了，那么首先會(huì)去檢查-XX:HandlerPromotionFailure的參數(shù)是否設(shè)置了，這個(gè)參數(shù)表示：是否設(shè)置空間分配擔(dān)保。

是：就會(huì)判斷老年代的剩余的空間的大小是否是大于之前的每一次 MinorGC 后進(jìn)入老年代的對(duì)象的平均的大小

否：那么此時(shí)就會(huì)進(jìn)行FULL GC來為老年代騰出一些空間

假設(shè)現(xiàn)在開啟了空間分配擔(dān)保，并且發(fā)現(xiàn)之前的每次 Minor GC 后的對(duì)象的平均大小（假設(shè)是10 M）是小于老年代可用空間的大小（假設(shè)現(xiàn)在是12 M）的，那么就會(huì)認(rèn)為本次 Minor GC 后差不多也是10 M的對(duì)象進(jìn)入到老年代。但是如果最終垃圾回收剩余存活對(duì)象大于13 M，那么就直接 OOM；

如果沒有開啟空間分配擔(dān)保機(jī)制，那么就會(huì)觸發(fā)一次 Full GC（老年代的垃圾回收稱之為 Full GC），這樣看看能不能在老年代中在騰出一些空間，因?yàn)橐话憷夏甏械膶?duì)象是長(zhǎng)時(shí)間存活的，所以這招可能作用不是很大。

假設(shè)Full GC 結(jié)束了，再嘗試進(jìn)行 Minor GC ，此時(shí)又可能有好幾種情況：

第一種情況：Minor GC 后，剩余的存活對(duì)象的大小是小于 from 區(qū)大小的，那么對(duì)象直接進(jìn)入 from 區(qū)即可；

第二種情況：Minor GC 后，剩余的存活對(duì)象的大小是大于 from 區(qū)大小的，但是是小于老年區(qū)可用空間大小的，那么對(duì)象直接進(jìn)入老年代；

第三種情況：Minor GC 后，剩余的存活的對(duì)象的大小是大于 from 區(qū)大小的，同時(shí)也大于老年區(qū)可用的空間的大小，這個(gè)時(shí)候就會(huì)根據(jù)XX:HandlerPromotionFailure的設(shè)置來觸發(fā)一次 Full GC，如果此時(shí) Full GC后老年代的空間還是不夠存放 Minor GC 后剩下的對(duì)象。那么就 OOM。

上面說了這么多我們來畫個(gè)圖整理和理解下，以年輕代快滿了為出發(fā)點(diǎn)（Minor GC前）：

年輕代的垃圾回收算法

我們先來回頭看下這張圖（為了方便閱讀，我直接復(fù)制下來）

對(duì)象在剛創(chuàng)建的時(shí)候（排除直接進(jìn)入到老年代的情況）。我們認(rèn)為都是被分配到年輕代的 Eden 中的，當(dāng) Eden 快滿的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)一次垃圾回收，稱之為：Minor GC（一般情況下 Eden 中經(jīng)過一次垃圾回收后存活的對(duì)象非常少，這就好像是一次請(qǐng)求創(chuàng)建了很多的臨時(shí)變量和對(duì)象，請(qǐng)求結(jié)束這些基本就全是垃圾了，這就是為什么 from 和 to 比例這么小的原因）

將存活的對(duì)象移動(dòng)到 from 區(qū)域，此時(shí)存活的對(duì)象的年齡就 +1 ，并且將 from 和 to 的指向交換位置。首先來看下剛剛回收完垃圾將對(duì)象轉(zhuǎn)移到 from 的圖

然后我們強(qiáng)調(diào)了一個(gè)詞，將 from 和 to 的指向交換位置：

這樣子其實(shí)就是下面的樣子：

（PS：真正的內(nèi)存空間的位置并沒有變化，實(shí)際變化的是from 和 to 的指向，這樣下次執(zhí)行 Minor GC 的時(shí)候還是將存回的對(duì)象放在 from 區(qū)域，你懂了沒？）

然后 Eden 區(qū)域繼續(xù)存放新對(duì)象，當(dāng) Eden 再次快滿的時(shí)候，又會(huì)技術(shù)出發(fā) Yong GC（Minor GC 的另一個(gè)名字，為了讓大家了解的更全面，故意都使用下），此時(shí)垃圾回收的是 Eden 和 to 區(qū)域中的垃圾，因?yàn)樯弦淮未婊盍说膶?duì)象到這一次不一定就存活了。然后將他們存活的對(duì)象在移動(dòng)到 from 區(qū)域。然后交換 from 和 to 的位置指向。以此循環(huán)往復(fù)。

垃圾收集器

關(guān)于垃圾收集器其實(shí)現(xiàn)在更多關(guān)注的是 G1垃圾收集器，但是本文不會(huì)去介紹，這個(gè)會(huì)放在單獨(dú)的一篇文章去介紹的。目前常見的垃圾收集器有：

①Serial 垃圾收集器

②Serial Old 垃圾收集器

③ParNew 垃圾收集器

④CMS 垃圾收集器

⑤Parallel Scavenge 垃圾收集器

⑥Parallel Old 垃圾收集器

⑦G1 垃圾收集器

他們具體工作在年輕代還是老年代我們來通過一張圖說明：

箭頭表示年輕代是 xxx 老年代可以是 xxx，表示一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過java -XX:+PrintCommandLineFlags -version命令可以查看當(dāng)前 JVM 使用的垃圾收集器

新生代的垃圾收集器

Serial(Serial/Serial Copying)

最古老，最穩(wěn)定，簡(jiǎn)單高效，GC時(shí)候需要暫停用戶線程，限定單核CPU環(huán)境，是Client模式下的默認(rèn)新生代收集器(基本不再使用)。

對(duì)應(yīng)的 JVM 參數(shù)為 -XX:UseSerialGC；開啟后，會(huì)使用Serial（Young區(qū)使用）+Serial Old(Old區(qū)使用)組合收集器。新生代、老年代都會(huì)使用串行回收收集器，新生代使用【標(biāo)記-復(fù)制算法】老年代使用【標(biāo)記-整理算法】

ParNew（Parallel New Generation）

新生代是并行老年代是串行。

ParNew其實(shí)就是【Serial收集器新生代】的【并行多線程】版本。它是很多java虛擬機(jī)在運(yùn)行Server模式下的新生代的默認(rèn)的垃圾收集器。

最常見的場(chǎng)景的是配合老年代的CMS GC工作，其余的行為和Serial收集器一樣 ParNew工作的時(shí)候同樣需要暫停其他的所有的線程對(duì)應(yīng)的JVM參數(shù)為 -XX:UserParNewGC 啟用ParNew收集器，只作用于新生代，不影響老年代開啟后，會(huì)使用ParNew(Young區(qū)使用)+Serial Old的收集器組合，新生代使用【復(fù)制算法】老年代使用【標(biāo)記-整理算法】

并行回收GC(Parallel/ParallelScavenge)(默認(rèn)收集器)

新生代和老年代都是并行。

Parallel Scavenge 收集器類似ParNew也是一個(gè)新生代的垃圾收集器，使用的【復(fù)制算法】，是一個(gè)并行多線程的垃圾收集器。俗稱吞吐量?jī)?yōu)先的收集器。一句話：串行收集器在新生代和老年的并行化。

可控的吞吐量（運(yùn)行用戶的的代碼時(shí)間/(運(yùn)行用戶的代碼時(shí)間+垃圾收集時(shí)間)）。也即運(yùn)行100分鐘，垃圾收集時(shí)間為1分鐘，那么吞吐量就是99%。高吞吐量意味著高效的CPU利用率
自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略也是Parallel Scavenge 和 ParNew 的一個(gè)重要的區(qū)別（虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)的運(yùn)行情況手機(jī)性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)的調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間（- XX:MaxGCPauseMillis）或最大的吞吐量）
如果新生區(qū)激活-XX:+UseParallelGC（或者是-XX:UseParallelOldGC他們可以互相激活）老年區(qū)就自動(dòng)使用Parallel Old，使用Parallel Scavenge收集器 - -XX:ParallelGCThreads=N 表示啟動(dòng)多少個(gè)線程 cpu>8 N=5/8 cpu<8 N=實(shí)際個(gè)數(shù)

老年代的垃圾收集器

串行GC（Serial Old/Serial MSC）

運(yùn)行在Client模式（基本不再使用）

并行GC(Parallel Old/Parallel MSC)

是Parallel Scavenage的老年大版本，采用【標(biāo)記-整理】算法；

并發(fā)標(biāo)記清除GC（CMS）

是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。適用于重視服務(wù)器的相應(yīng)速度，希望系統(tǒng)的停頓時(shí)間最短。

GC線程和用戶線程一起執(zhí)行(Serial Old將作為CMS出錯(cuò)的后備收集器)，主要有4步過程（重要） - 初始標(biāo)記 - 并發(fā)標(biāo)記（和用戶線程一起工作） - 重新標(biāo)記 - 并發(fā)清除（和用戶線程一起工作）

優(yōu)點(diǎn)他的優(yōu)點(diǎn)是并發(fā)收集低停頓、缺點(diǎn)是并發(fā)執(zhí)行，對(duì)CPU壓力大、采用的【標(biāo)記-清除】算法會(huì)導(dǎo)致大量的碎片

目前最常見的組合是：ParNew + CMS 垃圾收集器。鑒于篇幅限制和為了大家更好的消化本文內(nèi)容。更多關(guān)于 ParNew 和 CMS 的工作原理將放在下一篇文章分析。

本文小結(jié)

本文從【垃圾】到【垃圾回收算法】再到【垃圾收集器】，詳細(xì)的介紹了 JVM 中最最基本的一些概念和原理。本文重點(diǎn)關(guān)注點(diǎn)是原理和流程，所以內(nèi)容稍多，另外 JVM 的博大精深并非一朝一夕更不可能是一篇文章就能學(xué)會(huì)的。

但是本文希望能給大家在 JVM 在學(xué)習(xí)之路上添磚加瓦。

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到底誰才是垃圾？