JVM GC 机制

JVM GC（垃圾回收机制）

在学习Java GC之前，我们需要记住一个单词：stop-the-world。它会出现在任何一种GC算法中。stop-the-world意味着JVM因为需要执行GC而停止了应用程序的执行。当stop-the-world发生时，除GC所需的线程外，所有的线程都进入等待的状态，直到GC任务完成。

GC优化很多时候就是减少stop-the-world的发生。

JVM GC回收哪个区域的垃圾？

需要注意的是，JVM GC只回收堆区和方法区内的对象。而栈区的数据，在超出作用域后会被JVM自动释放掉，所以其不在JVM GC的管理范围内。

JVM GC怎么判断对象可以被回收？

-对象没有引用

-作用域发生未捕获异常

-程序在作用域正常执行完毕

-程序执行了System.exit()

-程序发生意外终止（被杀线程等）

在Java程序中不能显示的分配和注销缓存，因为这些事情JVM都帮我们做了，那就是GC。

有时候我们可以将相关的对象设置成null来试图显式的清除缓存，但是并不是设置成null就会一定被标记成可回收，有可能发生逃逸。

将对象设置成null至少没有什么坏处，但是使用System.gc()便不可取了，使用System.gc()时并不是马上执行GC操作，而是会等待一段时间，甚至不执行，而且System.gc()如果被执行，会触发Full GC，这非常影响性能。

JVM GC什么时候执行？

eden区空间不够存放新对象的时候，执行Minro GC。升到老年代的对象大于老年代剩余空间的时候执行Full GC，小于HandlePromotionFailure参数时被强制Full GC。调优主要是减少Full GC的触发次数，可以通过NewRatio控制新生代转老年代的比例，通过Max Tenuring Threshold设置对象进入老年代的年龄阀值。

按代的垃圾回收机制

新生代（Young generation）:绝大多数最新被创建的对象都会被分配到这里，由于大部分在创建后很快变得不可达，很多对象被创建在新生代，然后“消失”。对象从这个区域“消失”的过程我们称为：Minor GC。

老年代（Old generation）:对象没有变得不可达，并且从新生代周期中存活下来，会被拷贝到这里。其区域分配的空间要比新生代多。也正因为其较大的空间，发生在老年代的GC次数要比新生代少的多。对象从老年代消失的过程，称之为：Major GC或者Full GC。

持久层（Permanent generation）也称为方法区（Method area）：用来保存类常量以及字符串常量。注意，这个区域不是用来存储那些从老年代存活下来的对象，这个区域也可能发生GC。发生在这个区域的GC时间也被算为Major GC。只不过这个区域发生GC的条件非常苛刻，必须符合以下三种条件才会被回收：

所有实例被回收

加载该类的ClassLoader被回收

CLass对象无法通过任何途径访问（包括访问）

如果老年代的对象需要引用新生代的对象，会发生什么？

为了解决这个问题，老年代中存在一个card table，他是一个512byte大小的块。所有老年代的对象指向新生代对象的引用都会被记录在这个表中。当针对新生代执行GC的时候，只需要查询card table来执行是否可以被回收，而不用查询整个老年代。这个card table由一个write barrier来管理。write barrier给GC带来了很大的性能提升，虽然由此可能带来一些开销，但完全是值得的。

默认的新生代（Young generation）、老年代（Old generation）所占空间比例为1:2

新生代空间的构成与逻辑

为了更好的理解GC，我们来学习新生代的构成，它用来保存那些第一次被创建的对象，它被分成三个空间

-一个伊甸园（Eden）

-两个幸存者空间（From Survivor、To Survivor）

默认新生代空间分配：Eden：From：To = 8:1:1

每个空间的执行顺序如下：

绝大多数刚刚被创建的对象会存放在伊甸园空间（Eden）

在伊甸园空间执行第一次GC（Minor GC）之后，存活的对象被移动到其中一个幸存者空间（Survivor）

此后，每次伊甸园空间执行GC后，存活的对象会被堆积在同一个幸存者空间。

当一个幸存者空间饱和，还在存活的对象会被移动到另一个幸存者空间。然后会清空已经饱和的那个幸存者空间。

在以上步骤中重复N次（N = MaxTenuringThreshold（年龄阈值设定，默认15））依然存活的对象，就会被移动到老年代。

从上面的步骤可以发现，两个幸存者空间，必须有一个是保持空的。如果两个两个幸存者空间都有数据，或两个空间都是空的，那一定是你的系统出现了某种错误。

我们需要重点记住的是，对象在刚刚被创建之后，是保存在伊甸园空间的（Eden）。那些长期存活的对象会经由幸存者空间（Survivor）转存到老年代空间（Old generation）。

也有例外出现，对于一些比较大的对象（需要分配一块比较大的连续内存空间）则直接进入到老年代。一般在Survivor 空间不足的情况下发生。

并且Survivor并不是永远地要求对象的年龄必须达到了MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。