【JVM】JVM的垃圾回收机制与垃圾回收器的选择

昨天说了JVM的工作流程，感兴趣的可以先去看一看。今天咱们接着来探讨JVM的垃圾回收机制，包括其工作原理、如何确定对象回收、可用的垃圾回收器以及如何进行垃圾回收器的选择与配置。

1.工作原理

JVM的垃圾回收机制主要依赖于垃圾回收器来自动管理内存的分配和回收。这个过程对于开发者来说是透明的，但了解其工作原理有助于优化应用程序的性能。

对象的创建与分配

1. Java程序在执行过程中创建新对象，这些对象通常首先被分配到堆内存的新生代（Young Generation）的Eden区。
2. 新生代由Eden区和两个Survivor区（S0和S1）组成，对象的创建和分配是连续进行的。

垃圾回收的触发

1. 当Eden区满时，会触发Minor GC，这是一次针对新生代的垃圾回收操作。
2. Minor GC过程中，不可达对象被标记并清除，而存活的对象可能被移动到Survivor区，或直接晋升到老年代。

对象晋升与老年代回收

1. 经过多次Minor GC后，仍然存活的对象年龄增加，当达到一定年龄阈值时，这些对象会被晋升到老年代。
2. 老年代中的对象通常存活时间更长，回收频率较低，但每次回收可能需要更长的时间。

Full GC的触发

1. 当老年代空间不足或在特定条件下（如CMS GC中的并发模式失败）时，会触发Full GC。
2. Full GC涉及整个堆内存的回收，包括新生代和老年代，旨在回收所有不可达对象所占用的内存。

2.如何确定对象回收

JVM通过可达性分析来确定对象是否可回收。这一过程涉及以下步骤：

1. GC Roots的确定：

   • GC Roots包括活跃线程的栈帧、静态变量、常量等，它们是可达性分析的起点。
   • 从GC Roots开始，通过引用链检查对象的可达性。

2. 不可达对象的识别：

   • 如果对象没有任何引用链连接到GC Roots，那么这些对象就被认为是不可达的，因此可以被回收。

3.垃圾回收器

JVM提供了多种垃圾回收器，每种都有其特定的优化目标和适用场景：

Serial GC：

适用于单核处理器和小型应用，使用单线程进行垃圾回收。

在进行垃圾回收时会导致STW，但对小型应用影响较小。

Parallel GC：

适用于多核处理器的服务器环境，使用多线程并行回收新生代。

旨在提高吞吐量，减少STW时间。

CMS (Concurrent Mark Sweep) GC：

目标是最小化应用程序的停顿时间。

使用标记-清除算法，并发执行大部分垃圾回收工作。

G1 (Garbage-First) GC：

适用于大堆内存和需要低延迟的服务器端应用。

将堆划分为多个区域，根据垃圾回收的价值来选择回收的区域。

4.垃圾回收器的选择与配置

选择合适的垃圾回收器需要考虑应用程序的特点和性能需求。例如：

-XX:+UseSerialGC：启用Serial GC，适用于单核处理器。

-XX:+UseParallelGC：启用Parallel GC，适用于多核处理器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC：启用CMS GC，适用于对响应时间敏感的应用。

-XX:+UseG1GC：启用G1 GC，适用于大堆内存和需要可预测停顿时间的应用。

开发者还可以通过其他JVM参数来调整垃圾回收器的行为，如：

-Xms和-Xmx：设置堆的初始大小和最大大小。

-XX:MaxGCPauseMillis：设置G1 GC的目标最大GC停顿时间。

-XX:ParallelGCThreads：设置Parallel GC的线程数。

通过监控工具（如VisualVM、JConsole）和GC日志分析，可以进一步优化垃圾回收器的配置，以提高应用程序的性能和稳定性。