浅析JVM垃圾回收的过程

JVM垃圾回收的算法很多，但是不管是哪种算法，在进行GC时大致的流程都是差不多的，主要有以下3个过程：

1. 枚举根节点

这个过程主要是找到所有的GC Roots对象，这些对象一般发生在JVM虚拟机栈栈帧、常量池中的静态对象、方法区中静态类属性引用、本地方法栈中引用的对象。这个过程会发生STW，所有的线程均运行到安全区域（Safe Region）才开始执行。

通常有两种算法：

  • 引用计数法：每个对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就+1；当引用失效时，计数器值就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能在被使用的。

优点是效率高，缺点是循环引用无法处理，导致内存溢出。

  • 可达性分析：以GC Roots为根节点，从这些根节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象不在任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。

优点可以检测所有的对象，缺点效率低。

GC Roots节点一般为：

  • 虚拟机栈中栈帧引用的对象
  • 本地方法栈JNI中栈帧引用的对象
  • 常量池中引用的对象
  • 类中的静态变量应用的对象

2. 标记

标记的过程主要是标记哪些对象是需要被回收的，有的GC算法是并行的，有的是和GC Roots标记一起执行。如果是并行的，不会发生STW。

如果是并发标记的GC算法，后面还有有一次重新标记或者最终标记。这主要是来解决在并发标记的过程中，用户线程还在一直执行，这期间有变化的对象。

标记算法常见的有两种：

  • 标记–清除算法或者标记–整理算法：为每个对象存储一个标记位，记录对象的状态（活着或是死亡）
  • 复制算法：将内存平均分成两部分，然后每次只使用其中的一部分，当这部分内存满的时候，将内存中所有存活的对象复制到另一个内存中，然后将之前的内存中死亡的对象清空。

3. 清除或回收

这个阶段会根据GC算法的不同采取不同的回收策略。

  • CMS算法在回收的时候会考虑停顿时间，尽量减少GC线程占用的时间
  • G1算法先对各个Region的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC停顿时间来制定回收计划
  • 标记-清除算法在第二阶段（清除阶段）将对象回收
  • 复制算法是通过将存活对象复制到另一块内存区域，将当前区域中未被复制的对象进行清除

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