Loading... Java虚拟机(JVM)的垃圾收集机制是Java应用程序性能和稳定性的关键组成部分。JVM通过多种垃圾收集算法和技术来管理内存,确保系统高效运行。本文将深入探讨JVM的垃圾收集算法及其在HotSpot虚拟机中的实现细节。 ### 一、垃圾收集算法 #### 1. 标记-清除算法(Mark-Sweep) **步骤**: - **标记阶段**:遍历所有可达对象并标记。 - **清除阶段**:清除所有未标记的对象,释放内存。 **优点**: - 简单实现。 **缺点**: - 空间碎片化。 - 清除阶段的性能开销较大。 #### 2. 标记-整理算法(Mark-Compact) **步骤**: - **标记阶段**:与标记-清除算法类似,标记所有可达对象。 - **整理阶段**:将所有存活对象移动到内存的一端,整理内存,释放边界外的空间。 **优点**: - 避免空间碎片化。 **缺点**: - 对象移动增加了额外的性能开销。 #### 3. 复制算法(Copying) **步骤**: - 将内存分为两部分,每次只使用其中一部分。 - 在垃圾收集时,将存活的对象复制到另一部分空间。 **优点**: - 高效的内存分配和回收。 - 无空间碎片化。 **缺点**: - 需要额外的内存空间(两倍于实际需要)。 #### 4. 分代收集算法(Generational Collection) **概念**: - 将堆内存分为年轻代(Young Generation)和老年代(Old Generation)。 - 年轻代进一步分为Eden区和两个Survivor区(S0和S1)。 **工作机制**: - 年轻代中的对象频繁垃圾收集,存活时间短。 - 老年代中的对象存活时间长,较少进行垃圾收集。 ### 二、HotSpot垃圾收集器 HotSpot虚拟机实现了多种垃圾收集器,每种收集器适用于不同的场景和需求。 #### 1. Serial收集器 **特点**: - 单线程工作。 - 适用于单处理器环境。 **命令**: ```shell -XX:+UseSerialGC ``` #### 2. Parallel收集器 **特点**: - 多线程工作。 - 注重吞吐量,适用于多处理器环境。 **命令**: ```shell -XX:+UseParallelGC ``` #### 3. CMS收集器(Concurrent Mark-Sweep) **特点**: - 并发标记和清除。 - 低停顿时间,适用于交互响应快的应用。 **命令**: ```shell -XX:+UseConcMarkSweepGC ``` #### 4. G1收集器(Garbage-First) **特点**: - 面向服务端应用。 - 低停顿时间和高吞吐量的平衡。 **命令**: ```shell -XX:+UseG1GC ``` ### 三、垃圾收集器的工作流程 #### 1. Serial收集器 **年轻代收集**: - **Eden区满**:触发Minor GC,将存活对象复制到Survivor区。 **老年代收集**: - **老年代满**:触发Major GC或Full GC,进行标记-清除或标记-整理。 #### 2. Parallel收集器 **年轻代收集**: - 多线程并行执行Minor GC。 **老年代收集**: - 多线程并行执行标记-整理。 #### 3. CMS收集器 **初始标记**: - 标记根对象,时间短。 **并发标记**: - 并发标记所有可达对象。 **重新标记**: - 重新标记遗漏的对象,时间短。 **并发清除**: - 并发清除未标记的对象。 #### 4. G1收集器 **初始标记**: - 标记根对象,时间短。 **并发标记**: - 并发标记所有可达对象。 **最终标记**: - 重新标记遗漏的对象,时间短。 **筛选回收**: - 根据回收收益,回收部分Region。 ### 四、垃圾收集器的选择和调优 选择合适的垃圾收集器和调优参数,能够提高系统性能和稳定性。 #### 1. 堆内存设置 ```shell -Xms<size> // 设置初始堆大小 -Xmx<size> // 设置最大堆大小 ``` #### 2. 年轻代和老年代比例 ```shell -XX:NewRatio=<ratio> // 设置年轻代与老年代的比例 -XX:SurvivorRatio=<ratio> // 设置Eden区与Survivor区的比例 ``` #### 3. GC日志输出 ```shell -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log ``` ### 五、思维导图 ```vditor graph TB A[JVM垃圾收集算法] --> B[标记-清除算法] A --> C[标记-整理算法] A --> D[复制算法] A --> E[分代收集算法] A --> F[HotSpot垃圾收集器] F --> G[Serial收集器] F --> H[Parallel收集器] F --> I[CMS收集器] F --> J[G1收集器] G --> K[年轻代收集] G --> L[老年代收集] H --> M[年轻代收集] H --> N[老年代收集] I --> O[初始标记] I --> P[并发标记] I --> Q[重新标记] I --> R[并发清除] J --> S[初始标记] J --> T[并发标记] J --> U[最终标记] J --> V[筛选回收] ``` ### 结论 JVM的垃圾收集算法和HotSpot的实现细节复杂但至关重要,通过理解和掌握这些算法,可以为Java应用程序选择合适的垃圾收集器,并进行有效的性能调优。选择适当的垃圾收集策略,结合合理的内存配置和日志分析,能够显著提升应用的运行效率和稳定性。 最后修改:2024 年 08 月 10 日 © 允许规范转载 打赏 赞赏作者 支付宝微信 赞 如果觉得我的文章对你有用,请随意赞赏