深入理解java虚拟机(四)垃圾收集算法及HotSpot实现
垃圾收集算法
一般来说,垃圾收集算法分为四类:
标记-清除算法
最基础的算法便是标记-清除算法(Mark-Sweep)。算法分为“标记”和“清除”两个阶段:首先标记处需要收集的对象,在标记完成之后,再统一回收所有被标记的对象。
这是最简单的一种算法,但是缺点也是很明显的:一个是效率问题,标记和清除效率都不高。二是空间问题,清除之后会产生大量的空间碎片,导致之后分配大对象找不到足够的连续对象而不得不触发另一次垃圾收集动作。算法执行过程如下图。
复制算法
复制算法(Copying)将可用内存按照容量大小分成相等的两份,每次只使用一半。当这一块内存用完了,就会将还存活的对象复制到另一块内存上,然后将之前的那块内存清空。优点是解决了空间碎片的问题,而且分配新对象的时候顺序分配,实现简单,运行高效。缺点是内存减小了一半。算法示意图如下。
现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代。由于新生代对象死亡率较高,所以可以将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间,每次使用Eden和一块Survivor。当回收时,将Eden和一块Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor上,然后清理掉Eden和之前使用的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor比例为8:1,也就是只有10%的内存会被“浪费”。young 区和old 区使用的回收对象算法不一样,因为回收young 区满了需要回收时,Old不需要被回收,而当Old区满了要回收对象时,整个内存堆都要清理,而且使用者可以设置 young区和old区的回收是多线程还是单线程的,所以设计者是希望对象能够多点时间留在young 区,以提高回收对象的效率。设计成From 和 To 两个平行的区,我觉得是为了筛选真正符合old区的要求的对象(即需要长时间持有的引用的对象),然后再将他们放入old区。
标记-整理算法
复制算法在对象存活率较高的情况下,效率会变低。而且浪费了50%的空间。
根据老年代的特点,有人提出了另外一种“标记-整理”算法(Mark-Compact)。算法的也分为标记和整理两个阶段。标记和“标记-清除”算法的标记过程一样。当标记完成之后,并不直接对可回收对象进行整理,而是所有存活的对象整理成连续的,然后清理掉剩余的空间。算法示意图如下。
分代收集算法
当前商业虚拟机都采用“分代收集”(Generational Collection)算法,根据对象存活的周期不同将内存划分为几块。一般是将Java堆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。新生代采用复制算法,年老带采用标记-清理或者标记-整理算法。
HotSpot算法实现
枚举根节点
在可达性分析中,可以作为GC Roots的节点有很多,但是现在很多应用仅仅方法区就有上百MB,如果逐个检查的话,效率就会变得不可接受。
而且,可达性分析必须在一个一致性的快照中进行-即整个分析期间,系统就像冻结了一样。否则如果一边分析,系统一边动态表化,得到的结果就没有准确性。这就导致了系统GC时必须停顿所有的Java执行线程。
目前主流Java虚拟机使用的都是准确式GC,所以当执行系统都停顿下来之后,并不需要一个不漏的检查完所有执行上下文和全局的引用位置,虚拟机应该有办法直接知道哪些地方存放着对象引用。在HotSpot实现中,使用一组称为OopMap的数据结构来达到这个目的。OopMap会在类加载完成的时候,记录对象内什么偏移量上是什么类型的数据,在JTI编译过程中,也会在特定的位置记录下栈和寄存器哪些位置是引用。这样,在GC扫描的时候就可以直接得到这些信息了。
安全点
可能导致引用关系变化,或者说OopMap内容变化的指令非常多,HotSpot并不会为每条指令都产生OopMap,只是在特定的位置记录了这些信息,这些位置成为“安全点”(SafePoint)。程序执行时只有在达到安全点的时候才停顿开始GC。一般具有较长运行时间的指令才能被选为安全点,如方法调用、循环跳转、异常跳转等。
接下来要考虑的便是,如何在GC时保证所有的线程都“跑”到安全点上停顿下来。这里有两种方案:抢先式中断(Preemptive Suspension)和主动式中断(Voluntary Suspension)。
抢先式中断会把所有线程中断,如果某个线程不在安全点上,就恢复让它跑到安全点上。几乎没有虚拟机采用这种方式。
主动式中断思想是设立一个GC标志,各个线程会轮询这个标志并在需要时自己中断挂起。这样,标志和安全点是重合的。
安全区域
Safepoint机制可以保证某一程序在运行的时候,在不长的时间里就可以进入GC的Safepoint。但是如果程序没有分配CPU时间,例如处于Sleep状态或者Blocked状态,这时候线程无法响应JVM的中断请求。对于这种情况,只能用安全区域(Safe Region)来解决。
安全区域是指在一段代码片段之中,引用关系不会发生变化。在这个区域中任意地方开始都是安全的。在线程执行到Safe Region中的代码时,就标记自己已经进入了Safe Region,这样JVM在发起GC时就跳过这些线程。在线程要离开Safe Region时,它要检查系统是否已经完成了枚举(或GC过程),如果完成了线程就继续执行,否则就等待。
深入理解java虚拟机(四)垃圾收集算法及HotSpot实现的更多相关文章
- 深入理解java虚拟机之垃圾收集器
Java一个重要的优势就是通过垃圾管理器GC (Garbage Collection)自动管理和回收内存,程序员无需通过调用方法来释放内存.也因此很好多的程序员可能会认为Java程序不会出现内存泄漏的 ...
- 深入理解Java虚拟机:垃圾收集器与内存分配策略
目录 3.2 对象已死吗 判断一个对象是否可被回收 引用类型 finalize() 回收方法区 3.3. 垃圾收集算法 1.Mark-Sweep(标记-清除)算法 2.Copying(复制)算法 3. ...
- 深入理解Java虚拟机(四)——HotSpot垃圾收集器详解
垃圾收集器 新生代收集器 1.Serial收集器 特点: 单线程工作,收集的时候就会停止其他所有工作线程,用户不可知不可控,会使得用户界面出现停顿. 简单高效,是所有收集器中额外内存消耗最少的. 没有 ...
- 《深入理解Java虚拟机》垃圾收集器
说起垃圾收集(Garbage Collection,GC),大部分人都把这项技术当做Java语言的伴生产物.事实上,GC的历史远比Java久远,1960年诞生于MIT的Lisp是第一门真正使用内存动态 ...
- 深入理解Java虚拟机笔记——垃圾收集器与内存分配策略
目录 判断对象是否死亡 引用计数器算法 可达性分析算法 各种引用 回收方法区 垃圾收集算法 标记-清除算法 复制算法 标记-整理算法 分代收集算法 HotSpot算法实现 枚举根节点 GC停顿(Sto ...
- 《深入理解Java虚拟机》——垃圾收集器与内存分配策略
GC需要完成: 哪些内存需要回收 什么时候回收 如何回收 如何确定对象不再使用 引用计数算法 给对象添加一个引用计数器,当有一个地方引用它时,计数器值进行加1操作:当引用失效时,计数器值进行减1操作: ...
- 深入理解java虚拟机(3)垃圾收集器与内存分配策略
一.根搜索算法: (1)定义:通过一系列名为"GC Roots"的对象作为起点,从这些起点开始向下搜索,搜索走过的路径称为引用链,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连的时 ...
- Java虚拟机学习 - 垃圾收集算法(3)
跟踪收集器 跟踪收集器采用的为集中式的管理方式,全局记录对象之间的引用状态,执行时从一些列GC Roots的对象做为起点,从这些节点向下开始进行搜索所有的引用链,当一个对象到GC Ro ...
- Java虚拟机四:垃圾回收算法与垃圾收集器
在Java运行时的几个数据区域中,程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈3个区域随着线程而生,随线程而灭,因此这几个区域的内存分配和回收具有确定性,不需要过多考虑垃圾回收问题,因为方法结束或者线程结束时,内 ...
- 深入理解Java虚拟机 - 垃圾收集算法与垃圾收集器
1. 垃圾收集算法 JVM的垃圾收集算法在不同的JVM实现中有所不同,且在平时工作中一般不会深入到收集算法,因此只对算法做较为简单的介绍. 1.1 标记-清除算法 ...
随机推荐
- aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
证券代码 证券简称 大股东持股比例 [日期] 最新 [大股东排名] 第1名 [单位] % 总市值2 [交易日期] 最新收盘日 [单位] 亿元 000004.SZ 国农科技 28.4200 23.261 ...
- Tkinter Checkbutton
Python - Tkinter Checkbutton: checkbutton小部件用于显示切换按钮的用户多项选择.然后,用户可以通过点击相应的按钮每个选项中选择一个或多个选项. checkb ...
- array,vector对象 数组越界检测
- jQuery基本API小结(上)--选择器-DOM操作-动画-Ajax
一.JQuery基础选择器 1.基本选择器(CSS选择器) 2.$()中的()不一定是指定元素,也可能是函数. 3.“*”号选择器,它的功能是获取页面中的全部元素:$(“*”). 由于使用*选择器获取 ...
- ffmpeg源码分析四:transcode_step函数 (转4)
原帖地址:http://blog.csdn.net/austinblog/article/details/25099979 该函数的主要功能是一步完整的转换工作,下面看看源代码: static int ...
- unity2017.1.0f3与旧的粒子系统不兼容
在测试旧版本插件unistorm时用unity2017.1.0f3打开后其它天气效果显示正常,雨点看不到,再用unity5.52打开后,所有效果都可以看到了. 记录备忘
- Mysql EXPLAIN列的解释
转自:http://blog.chinaunix.net/uid-540802-id-3419311.html explain显示了mysql如何使用索引来处理select语句以及连接表.可以帮助选择 ...
- KVM镜像image 转换 调整
qemu-img create -f raw test.raw 8G 创建一个raw格式,大小为8G的镜像. qemu-img info disk1.qcow2 #查看镜像大小及实际占用多少空 ...
- Elasticsearch-PHP 安装
安装 Elasticsearch-PHP只有三个要求你需要担心: PHP 5.3.9 或更高版本(查看更多信息) Composer ext-curl: Libcurl的PHP扩展 其它的依赖会通过Co ...
- IE WebDeveloper--IE浏览器web调试工具
目前市面上比较火爆的浏览器内核提供商,有微软的IE.mozilla的firefox.谷歌的chrome.苹果的safari.IE浏览器下的项目过去占比非常大,近年随着其他浏览器厂商发展势头迅猛,过去的 ...