Java虚拟机之JVM整理学习笔记（三）

一，判断对象存活算法
JVM如何判断对象可以回收了？
主要的算法有：
1，引用计数算法，当多一个地方引用此类时，引用计数加一，否则就减一，算法很简单，实现也比较简单
缺点：很难解决对象之间相互引用的问题

2，可达性分析算法，通过一系列GC Roots路径，从节点开始搜索，来判断整个引用链是否还有关系。
  在java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种:
       虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
       方法区类静态属性引用的对象。
       方法区中常量引用的对象。
       本地方法栈中JNI引用的对象。


二，垃圾收集算法

（1），标记-清除算法
分为标记和清楚2个节点，首先标记出所有的需要回收的对象，标记完成后统以回收，它是垃圾回收里面最基础的算法，下面其他的几个都是基于这个算法改进的，

缺点：  标记和清除两个过程效率都不高，另外清除后悔产生大量不连续的内存碎片，碎片太多会导致，分配大对象时，找不到连续内存，从而提前触发另一次垃圾垃圾收集动作


（2），复制算法
为了解决效率问题，一种叫做复制的算法出现了，它将可用内存按容量分为大小相等的两块，每次使用其中一个，当这一个内存用完了，就把存活的对象复制到另一块上面，然后把已使用过的内存空间一次性清理掉，这样就使得每次都对半个区内存进行回收，分配时也不用考虑内存碎片等问题，只要移动堆顶指针，按顺序分配即可，简单，高效。

缺点：将内存缩小为原来一半，比较浪费空间，现在主流的商业虚拟机，基本都采用这种算法，来回收新生代。

（3），标记-整理算法
复制收集算法在对象存活率较多的时候，要进行较多的复制操作，效率将会变低，如果不想浪费一半的空间，就需要有额外的内存分配担保，应对100%对象都存活的极端情况，所以在老年代里面不能直接选用这种算法，根据老年代的特点，有人提出了另外一种的算法，标记-整理，过程仍与标记-清除一样，但是后续步骤不是直接回收，而是让所有存活对象，都向一端移动，然后清理掉其他的边界外的内存，避免了空间碎片的出现。

（4），分代收集算法
当前的商业虚拟机都采用分代收集的算法，将对象存活周期划分为几块，一般是把Java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，采用最适当的收集算法，在新生代中，每次垃圾收集时都有大批对象死去，只有少量存活，那就选复制算法，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-清除或标记-整理算法来回收。



下面，来看下7种用于不同分代垃圾收集器，如下图所示：（注意连线部分代表，两种收集器，可以配合使用，）







1，Serial收集器
serial收集器，是最基本，发展历史最悠久的收集器，曾经在JDK1.3之前，是虚拟机新生代的唯一收集器，这个收集器是单线程的，简单而高效，对于Client的桌面模式是一个不错的选择。

2，ParNew收集器
ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本，除了使用多线程进行垃圾收集外，它的控制参数包含serial所有的控制参数，正是因为它的多线程收集优势，所以是许多运行在Server模式下的虚拟机中首选的新生代收集器，，其中一个与性能无关的重要原因是，除了Serial收集器外，目前只有它能与CMS老年代收集器配合工作，注意，单核CPU下，建议还是使用Serial收集器。

下面解释下并发和并行的收集器的区别：
并行（Parallel）：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时其他所有的用户线程都处于等待状态
并发（Concurrent）：指用户线程与与垃圾收集线程同时运行，但一定是并行，可能会交替执行，用户程序在继续，而垃圾收集程序，运行在另一个CPU上


3，Parallel Scanvenge收集器
Parallel Scanvenge收集器是一个新生代收集器，他也是使用复制算法的收集器，又是并行的多线程收集器，它的关注点和其他的的收集不同，CMS等收集器关注点尽可能的缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间，而Parallel Scanvenge收集器则是达到一个可控制的吞吐量，这是两种不同的应用场景。

停顿时间越短就越适合需要与用户交互的程序，良好的响应速度能提升用户体验，特别是在搜索类电商中，而高吞吐量则可以高效率的利用cpu时间，尽快完成程序的计算任务，适合在后台运算，不需要太多的交互的任务，另外自适应调节策略也是Parallel Scanvenge收集器与ParNwe收集器的一个重要区别

4，Searial Old收集器
单线程的老年代的收集器，主要应用与Client模式下的虚拟机，如果放在Server模式下，还有两大用途，一作为CMS收集器的后备方案，在CMS失败时启用，另外一种是与Parallel Scavenge收集搭配使用。


5，Parallel Old收集器
Parallel Old收集器是Parallel Scavenge的老年代版本，使用多线程和标记-整理算法，在JDK1.6中才开始提供，在这之前，如果新生代选择了Parallel Scavenge收集器，老年代只能使用Serail old，Parallel Old收集器出现后，使组合方式变的更多了。


6，CMS收集器
CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，目前很大一部分的Java应用集中在互联网站或者B/S系统的服务端上，这类应用尤其重视响应速度，而散仙所在的搜索组更是注重系统交互响应时间，停顿时间越短，给用户带来更快更流畅的体验，CMS就非常符合这类应用的需求，CMS采用了标记-清除的算法实现，采取了并发的收集，举个例子，饭店的模式就非常类似，当所有的饭桌都做满人了，此时再来的客人，就需要等待别人吃完，这个时候，就是我们收集器里面的Full GCC触发的停顿，当峰值消退，饭店就可以一边吃饭，然后一边有人离去，然后一边有人进来，而不用等所有的客人都走完了，才重新进来，那样饭店不赔死了？
CMS的优点就是，并发收集，低停顿，但是它也有自身的缺点：

（1）CMS收集器会占用一部分的CPU资源，从而可能导致吞吐率下降
（2）CMS无法清理浮动垃圾，因为是并发处理，不断标记，不断清理，不断产生垃圾，CMS无法一次性清除掉垃圾，这部分被称为浮动垃圾，如果浮动垃圾产生的速度大于收集的速度，那么就有可能导致Concurrent Mode Failure失败，系统会临时采用Serial Old收集器，进行老年代收集，这样停顿时间就更长了。
（3）CMS的标记-清除算法，会产生大量的空间内存碎片，如果剩余的连续空间，不能够放下一个较大的对象实例时，将会触发Full Gc。

6，G1收集器
G1(JDK1.7的)收集器是当今收集器技术发展的最新成果之一，G1是一款面向服务端应用的垃圾收集器，HotSpot赋予它的使命是在未来较长时期内，可以替代掉JDK1.5中的CMS收集器
G1的特点：
（1）并行与并发：充分利用多CPU,多核环境环境下的硬件优势
（2）分代收集，采用不同的方式，收集新创建的，存活中，熬过多次的GC旧对象
（3）空间整合,采用复制拷贝垃圾回收算法，有效整理空间内存碎片
（4）可预测的停顿，建立可预测的停顿时间模型，在计划规定的时间内进行回收


最后再来看下GC日志的格式，先看下面的程序：

package com.test.gc;

/*
 * -verbose:gc 、
 * -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:../gc.log
 * 或-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:gc.log 将GC的日志log存储到指定文件中
 * 
 * 
 * **/
public class GcTest {
	
	public Object instance=null;
	private static final int _1MB=1024*24;
	
	private byte[] bytes=new byte[2*_1MB];
	
	public static void main(String[] args) {
		
		for(int i=0;i<20;i++){
		GcTest g1=new GcTest();
		GcTest g2=new GcTest();
		
		g1.instance=g2;
		g2.instance=g1;
		g1=null;
		g2=null;
	
		}
		 System.gc();
	}

}

GC的日志打印：

0.062: [GC [PSYoungGen: 2556K->520K(38080K)] 2556K->520K(125056K), 0.0007521 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
0.063: [Full GC (System) [PSYoungGen: 520K->0K(38080K)] [ParOldGen: 0K->465K(86976K)] 520K->465K(125056K) [PSPermGen: 2487K->2485K(21248K)], 0.0067204 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 38080K, used 1962K [0x00000000d58b0000, 0x00000000d8320000, 0x0000000000000000)
  eden space 32704K, 6% used [0x00000000d58b0000,0x00000000d5a9aa28,0x00000000d78a0000)
  from space 5376K, 0% used [0x00000000d78a0000,0x00000000d78a0000,0x00000000d7de0000)
  to   space 5376K, 0% used [0x00000000d7de0000,0x00000000d7de0000,0x00000000d8320000)
 ParOldGen       total 86976K, used 465K [0x0000000080a00000, 0x0000000085ef0000, 0x00000000d58b0000)
  object space 86976K, 0% used [0x0000000080a00000,0x0000000080a74470,0x0000000085ef0000)
 PSPermGen       total 21248K, used 2496K [0x000000007b800000, 0x000000007ccc0000, 0x0000000080a00000)
  object space 21248K, 11% used [0x000000007b800000,0x000000007ba70088,0x000000007ccc0000)

格式详解，如下图所示：
Minor GC：



Full GC：