JAVA JVM垃圾回收 JVM调优

总所周知，Java中垃圾是由JVM自动回收，而不需要程序员自己动手，这样编码难度确实降低了，但是其回收的性能成为问题

1.什么是垃圾

没有任何引用指向的一个对象或者多个对象（循环引用）会被JVM认为是垃圾

2.如何定位垃圾

1.引用计数法（单个对象）：引用的增加和减少都被记录，而引用为0的时候，就认为是垃圾

2.根可达算法（多个对象）：以根为起点顺藤摸瓜，能摸到的都不是垃圾。那么Java中那些被认为是根呢？

　　JVMstack：JVM栈里面的（因为栈里面的东西由操作系统自动回收，所有栈里面还有的对象认为是存活的对象，new出来的对象也会优先往栈里面放）

　　native method stack：本地方法栈里面的

　　runtime constant pool：常量池里面的

　　static：静态的引用

　　class：加载到内存中的类（类会在new、getstatic、putstatic、invokestatic时加载到内存中，即new类、获取和设置静态变量、调用静态方法时被加载，加载之后将不会被自动回收，也不再重新加载）

3.垃圾回收算法

1.mark sweep：标记清除法，把堆中的所有垃圾标记出来，然后清除，这个简单也粗暴，因为没有重新整理存储空间，会产生很多碎片

2.copying：拷贝算法，把堆一分为二，存一半，空一半，把非垃圾按顺序copy到空的那一半内存中（内存copy效率非常高），下一次回收时又copy回去。这样不会产生碎片，效率也很高，但是空间浪费

3.mark compact：标记压缩法，相当于一栋楼里面很多房间，一人住一间，把高楼层的人移动到底楼层来住。从高往底找，找到第一个人就放到最底下的第一个空房间或者废弃房间（垃圾房间），一直找下去。这样也没有碎片，空间也不浪费，但是效率低

4.JVM份代模型

JVM把堆内存分为两个大区：新生代和老年代

1.新生代（只用copying算法回收）：新生代又分为eden区、两个survivor区，其比例为 8:1:1，eden区存储新进内存的对象，survivor区开始不存东西。为什么要这么分区，因为java中很多东西生命周期都是很短的，比如for循环，下一次循环时上一次的东西就变成垃圾，再比如方法执行完毕，留下的几乎是垃圾，这些都需要频繁的回收，而且会回收大部分的内容，所以就适合用copying算法，把eden区和survivor2区存活的东西，全部放到survivor1区（放不下的直接去老年代），然后把eden区和survivor2区全部清空；第二次回收时，把eden区和survivor1区存活的东西，全部放到survivor2区，这样就能高效的回收垃圾。这也是YGC（新生代垃圾回收，当eden区满了就进行YGC）的策略。

2.老年代（用mark sweep和mark compact算法回收）：这个区专门装顽固分子，只有两种情况会进入老年代，某次YGC时survivor区装不下或者对象的年龄达到某个标准（对象年龄：一个对象经历了一次YGC而没有被清除，则年龄上涨一岁，经历了15次YGC则为15岁，也就步入老年），根据垃圾回收器不同，步入老年的年龄也不一样（CMS为6岁，其他为15岁）。而老年代只能通过FGC（full GC：全局GC，新老代都要GC，当老年代满了就进行FGC）来回收。

ps：另外eden区，为了防止多线程抢地盘，比如你看上这块区域了，我也看上这块区域了，我们就会抢，一个抢到另一个就会存失败，重新去找地方存；所有eden区会为线程分配独享的空间，自己优先往自己的空间存东西

5.垃圾回收器

1.serial：分为serial和serial old，分别运行在新老生代；串行收集器，单线程叫停型垃圾回收器，它是单线程的，工作时会叫停其他所有线程

2.parallel（注重吞吐量，延长YGC间隔时间）：分为parallel scavenge和parallel old，分别运行在新老生代；并行收集器，多线程叫停型垃圾回收器，它是多线程的，可以工作到新生代和老年代，工作时会叫停其他所有线程

3.CMS：多线程并发型垃圾回收器，这个回收器只能工作在老年代（因为新生代效率高，不需要它），它分为四个步骤：

　　1.CMS介入：叫停所有线程，自己介入，找到根，然后其他线程继续运行（时间很短，找根而已）

　　2.标记垃圾：根据自己找到的根，并发的去标记垃圾

　　3.再叫停所有线程，多线程核对垃圾（我是这样理解：根是会变的，增加的根是否指向要删除的垃圾？所以需要核对一次；而如果有的不是垃圾而后面变成垃圾了（浮动垃圾），这问题不大，大不了下一次再来回收，所以不用核对），叫停时间相对parallel old回收器来说也不长，因为只需要点名道姓的核对垃圾，而不是重头排查垃圾

　　4.并发删除，是MarkSweep算法

4.ParNew（注重相应时间，缩短YGC过程的时间）：用在年轻代，parallel的升级版，主要是为了能配合CMS的并行回收（parallel不能配合CMS）

5.G1：新型垃圾回收器，很牛，逻辑上分区，物理上不分区

6.ZGC：新型垃圾回收器，更牛，没有分区

ps：1.CMS用很多问题，以至于没有任何一版本的Java默认是CMS回收器，它删除是用MarkSweep算法，那么就会留下很多碎片，当有一个较大的对象存不进来的时候，它就要清理碎片，然而，它竟然是用serial old来清理，也就是说大家全部别干事了，就看着单线程的serial old来清理，内存越大清理时间越长，有的甚至会停几十个小时

　　2.Java1.8就能用G1 垃圾回收器了

　　3.Serial 几十兆，PS 上百兆 - 几个G，CMS - 20G，G1 - 上百G(200ms - 10ms) ，ZGC - 4T - 16T（JDK13）(10ms - 1ms) 

6.JVM调优

借助阿里开源工具：Arthas，用法直接看文档：https://alibaba.github.io/arthas/；这玩意中文文档，而且写得很清楚，又开源好用，还能把class热部署，也就是发现一个方法有点写错了，直接把类反编译回来，改了编译好，然后拿去替换掉内存中的类