Chennan's Note

Java - GC

什么是GC

Garbage Collection，垃圾回收，就是通过某些算法，将不再使用，不需要的内存空间释放。

主要分为几个步骤：

在C语言中，GC是需要程序员手动进行的（malloc free），十分繁琐。而在Java，Python等语言中，GC是由程序自动执行的，减轻了程序员的负担。

为什么要做GC

什么是Garbage

在Java中，如果一个（或者一群）对象没有其它的对象引用到它（们），就是垃圾。

怎么找到Garbage

注：HotSpot采用的是Root Searching。

根可达算法进阶

程序运行后，它在内存中的状态可以看成是有向图，分为三种：

java-gc-state.png

可以作为 GC ROOTS 的对象包括下面几种：

GC的三种算法

JVM内存分代模型

内存分代模型是部分JVM（如Hotspot）使用的模型

新生代 + 老年代 + 永久代(1.7) PermGen space / 元数据区(1.8) Metaspace

java-gc-memory

注：MinorGC = YGC, MajorGC = FGC

新生代

组成：Eden + 2个suvivor区

老年代

GC流程

首先，关于一个概念：应用程序停止，stop-the-world：除了GC所需的线程以外，所有线程都处于等待状态，直到GC完成。它会发生在任何一个GC算法中，不同的算法，不同的优化策略，一定程度上就是减少系统等待时间。

java-gc-process

Escape Analysis

特别注意：在JDK1.6以后，当new一个新的object之后，JVM会做一个Escape Analysis，判断是否可以将这个obj分配到栈Stack上，如果不可以，再放在堆Heap中。 当然，不是所有obj都可以放到栈上的，是要满足特定条件才行。 这样带来的最大好处是：GC的效率特别高。

举例分析：每次调用Point::toString方法，就要创建一个StringBuilder对象，而当方法调用完了之后，这个StringBuilder对象就没用了。 把StringBuilder放到栈中，用完就弹出，无疑高效了许多。（E.A.能大大优化函数式编程Lambdas的执行效率）

public class Point {
    private final int x, y;
    public Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    @Override
    public String toString() {
        final StringBuilder sb = new StringBuilder()
                .append("(")
                .append(x)
                .append(", ")
                .append(y)
                .append(")");
        return sb.toString();
    }
}

JVM垃圾回收器的类型

垃圾回收器的发展是随着内存不断扩大而不断演进的。 一开始，使用的是串行策略，慢慢地，变成了并行策略。

根据JVM内存分代模型，新生代和老年代采用了不同的垃圾回收器。具体如下：

Serial + SerialOld

ParallelScavenge + ParallelOld

ParNew + CMS(Concurrent Mark & Sweep) / G1 (Garbage First)

1.8默认的垃圾回收：PS + ParallelOld

java-gc-collector

可能发生内存泄露的情况

即使有了GC机制，还是可能发生内存泄露问题，如下：

JVM GC 调优

JVM参数分类

查看参数命令

-XX:+PrintCommandLineFlags
-XX:+PrintFlagsFinal 最终参数值
-XX:+PrintFlagsInitial 默认参数值

GC常用参数

了解生产环境下的垃圾回收器组合: java -XX:+PrintFlagsInitial | grep GC | grep true

开源工具：Arthas

产生了CPU爆增加的问题，如何定位？

注：JVM的命令行参数参考：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/java.html

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