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  • JVM培训之一些GC算法的理论知识

    很精彩的一次内部分享,介绍了大部分的GC算法理论知识,JVM博大精深,本篇文章只是结合本次内部分享总结的一些理论知识,如果有大佬有疑问,欢迎留言指出!

    Concurrent:并发,程序一边运行一边做GC

    Parallel:并行,一块区域,一个人做清扫,需要100s,但是把区域分成两块,用两个人扫,时间就缩短了一半;所以GC算法有并行的,有不是并行的,这些都是可以根据自己的实际业务去选择的,只有最适合自己的GC算法;

    Stop The World:简称STW,某些GC算法当中,当需要做GC的时候,程序是必须停下来的,程序就是一个终止状态,当GC结束之后再恢复;Java的GC很多时候都是STW,举一个简单的栗子,一边扫地一边嗑瓜子,这样的话是永远扫不干净的,内存的使用率就不是很高,当然STW有一个很大的缺点,就是程序必须终止,如果说做一次GC用时太长,需要十几秒或者一分钟或更多,那肯定是无法忍受的,这就需要GC调优来完成,通过算法把时间控制在最短,让用户无感知;

    root set:公集合,GC的时候会确定现在哪些对象还是存活的,

    Generation GC:分代GC,先说一代GC,比方说现在有一个2G的内存区域,那么需要GC的时候,需要把整块内存区域2G遍历一次,来做GC,这是一个很复杂的过程,需要判断这么多的对象是否引用或者被引用,可想而知耗时肯定会很长;以老王的经验,1G内存做一次full GC停顿时间在1-3s,100G内存做一次full GC,停顿时间在1-3min,也就是说这几分钟程序什么都干不了,肯定是无法接受的;所以产出了分代GC,把一个区域分成几个部分,年轻代1,年轻代2,和年老代。比方说程序开始运行,新产生的对象放在年轻代1,装满之后,结合copy算法,从root节点出发,可能真正存活的对象只有很少一部分,那么我们只把这部分对象拷贝到年轻代2里面,然后将年轻代1区域全部清扫掉,这个copy算法非常高效,但前提是需要程序的对象大部分都是用完一次就可以扔掉的,不然的话,存活的对象太多了,copy算法就变得很低效了;所以copy算法的效率取决于剩余的对象,剩余的对象越多,效率越低,剩余的对象越少,效率越高;

    RefCount:引用计数算法,当有指针指向这个对象的时候,就把计数器+1,当不指向这个对象的时候把计数器-1,当这个对象的计数器为0的时候,这个对象的内存就可以释放掉了,Python就是用的这个算法,官方的python流派就是用的这个算法,微软的com组建结构也是用的这个引用计数算法;这个算法两个缺点:效率低,因为访问对象是一个很频繁的操作,这样频繁做++;扫不干净,循环列表,a->b->c,其实外部没有引用,但是内部有互相引用,其实abc都是垃圾;

    MarkSweep:标记清除算法,有很多对象,从公集合出发找其他的对象,是活的对象就做标记,标记的过程中,程序是不能跑的,当标记完了之后,没有被标记的对象,就都可以释放掉了,但是清扫之后的内存区域会变得千疮百孔,再分配内存的时候,需要在这些内存中,找一个合适自己的内存区域;

    MarkCompact:标记压缩算法,可以理解是标记清除算法的一个升级版,同样是在活对象上标记,但是它会选一个活对象作为一个端,把另外标记的活对象往这一端挤,这样被释放的区域就会是一大块的;

    Safepoint:当代码运行到某个点,这个点可以做GC,这个点就叫safepoint,做GC的时候,所有的线程都需要停下来,就是所有的线程需要跑到这个安全点,跑到这个点的时候,Java虚拟机会生成一条指令,这个指令会让这个线程访问一个内存地址,这也是为了快速响应;因为线程停下来做别的事情非常耗性能;

    Reference:强引用,强引用是我只要引用你,你就不会被垃圾回收;当然还有WeakReference弱引用和软引用SoftReference等;

    Java虚拟机的几个GC算法:

      年轻代:Serial:串行,STW特性

          ParNew:多线程,也是STW

          ParScavenge:多线程,同样是STW,是ParNew升级版

     

      年老代:CMS:试图平衡停顿时间,这个算法的过程为:InitialMark->CCMark->Remark->CCSweep

          SerialOld:MarkCompact算法上面提到过的

          ParOld:同样是MarkCompact算法,是SerialOld升级版

    年轻代和年老代GC算法是可以组合的,除了部分;

    ZGC:Java11版本发布推出,管理TB级内存,GC时间控制在10ms;

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