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Java垃圾回收機制算法垃圾回收機制概述垃圾回收簡要過程手動GC回收垃圾回收機制算法

垃圾回收機制概述

Java語言中一個顯著的特點就是引入了垃圾回收機制，使c++程式員最頭疼的記憶體管理的問題迎刃而解，它使得Java程式員在編寫程式的時候不再需要考慮記憶體管理。由于有個垃圾回收機制，Java中的對象不再有“作用域”的概念，隻有對象的引用才有“作用域”。垃圾回收可以有效的防止記憶體洩露，有效的使用空閑的記憶體。

　　ps:記憶體洩露是指該記憶體空間使用完畢之後未回收，在不涉及複雜資料結構的一般情況下，Java 的記憶體洩露表現為一個記憶體對象的生命周期超出了程式需要它的時間長度，我們有時也将其稱為“對象遊離”。

垃圾回收簡要過程

這裡必須點出一個很重要的誤區：不可達的對象并不會馬上就會被直接回收，而是至少要經過兩次标記的過程。

第一次被标記過的對象，會檢查該對象是否重寫了finalize()方法。如果重寫了該方法，則将其放入一個F-Query隊列中，否則，直接将對象加入“即将回收”集合。在第二次标記之前，F-Query隊列中的所有對象會逐個執行finalize()方法，但是不保證該隊列中所有對象的finalize()方法都能被執行，這是因為JVM建立一個低優先級的線程去運作此隊列中的方法，很可能在沒有周遊完之前，就已經被剝奪了運作的權利。那麼運作finalize()方法的意義何在呢？這是對象避免自己被清理的最後手段：如果在執行finalize()方法的過程中，使得此對象重新與GC Roots引用鍊相連，則會在第二次标記過程中将此對象從F-Query隊列中清除，避免在這次回收中被清除，恢複成了一個“正常”的對象。但顯然這種好事不能無限的發生，對于曾經執行過一次finalize()的對象來說，之後如果再被标記，則不會再執行finalize()方法，隻能等待被清除的命運。

之後，GC将對F-Queue中的對象進行第二次小規模的标記，将隊列中重新與GC Roots引用鍊恢複連接配接的對象清除出“即将回收”集合。所有此集合中的内容将被回收。

手動GC回收 

public class JVMDemo05 {
	public static void main(String[] args) {
		JVMDemo05 jvmDemo05 = new JVMDemo05();
		//jvmDemo05 = null;
		System.gc();
	}
	protected void finalize() throws Throwable {
       System.out.println("gc在回收對象...");
	}
}

finalize作用

Java技術使用finalize()方法在垃圾收集器将對象從記憶體中清除出去前，做必要的清理工作。這個方法是由垃圾收集器在确定這個對象沒有被引用時對這個對象調用的。它是在Object類中定義的，是以所有的類都繼承了它。子類覆寫finalize()方法以整理系統資源或者執行其他清理工作。finalize()方法是在垃圾收集器删除對象之前對這個對象調用的。

垃圾回收機制算法

引用計數法

1.1概述

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任何時刻計數器都為0的對象就是不再被使用的，垃圾收集器将回收該對象使用的記憶體。

1.2優缺點

優點：

引用計數收集器可以很快的執行，交織在程式運作中。對程式需要不被長時間打斷的實時環境比較有利。

缺點：

無法檢測出循環引用。如父對象有一個對子對象的引用，子對象反過來引用父對象。這樣，他們的引用計數永遠不可能為0.而且每次加減非常浪費記憶體。

标記清除算法

标記-清除（Mark-Sweep）算法顧名思義，主要就是兩個動作，一個是标記，另一個就是清除。

标記就是根據特定的算法（如：引用計數算法，可達性分析算法等）标出記憶體中哪些對象可以回收，哪些對象還要繼續用。

标記訓示回收，那就直接收掉；标記訓示對象還能用，那就原地不動留下。

Java垃圾回收機制算法垃圾回收機制概述垃圾回收簡要過程手動GC回收垃圾回收機制算法

缺點

1.标記與清除效率低;

2.清除之後記憶體會産生大量碎片；

是以碎片這個問題還得處理，怎麼處理，看标記-整理算法。

複制算法

S0和s1将可用記憶體按容量分成大小相等的兩塊，每次隻使用其中一塊，當這塊記憶體使用完了，就将還存活的對象複制到另一塊記憶體上去，然後把使用過的記憶體空間一次清理掉。這樣使得每次都是對其中一塊記憶體進行回收，記憶體配置設定時不用考慮記憶體碎片等複雜情況，隻需要移動堆頂指針，按順序配置設定記憶體即可，實作簡單，運作高效。

複制算法的缺點顯而易見，可使用的記憶體降為原來一半。

複制算法用于在新生代垃圾回收

标記-壓縮算法

标記壓縮法在标記清除基礎之上做了優化，把存活的對象壓縮到記憶體一端,而後進行垃圾清理。(java中老年代使用的就是标記壓縮法)

分代收集算法

根據記憶體中對象的存活周期不同，将記憶體劃分為幾塊，java的虛拟機中一般把記憶體劃分為新生代和年老代，當新建立對象時一般在新生代中配置設定記憶體空間，當新生代垃圾收集器回收幾次之後仍然存活的對象會被移動到年老代記憶體中，當大對象在新生代中無法找到足夠的連續記憶體時也直接在年老代中建立。

對于新生代和老年代來說,新生代回收頻率很高,但是每次回收耗時很短,而老年代回收頻率較低,但是耗時會相對較長,是以應該盡量減少老年代的GC.

為什麼老年代使用标記壓縮、新生代使用複制算法。

垃圾回收時的停頓現象

垃圾回收的任務是識别和回收垃圾對象進行記憶體清理，為了讓垃圾回收器可以更高效的執行，大部分情況下，會要求系統進如一個停頓的狀态。停頓的目的是為了終止所有的應用線程，隻有這樣的系統才不會有新垃圾的産生。同時停頓保證了系統狀态在某一個瞬間的一緻性，也有利于更好的标記垃圾對象。是以在垃圾回收時，都會産生應用程式的停頓。

垃圾收集器

什麼是Java垃圾回收器

Java垃圾回收器是Java虛拟機(JVM)的三個重要子產品(另外兩個是解釋器和多線程機制)之一，為應用程式提供記憶體的自動配置設定(Memory Allocation)、自動回收(Garbage Collect)功能，這兩個操作都發生在Java堆上(一段記憶體快)。某一個時點，一個對象如果有一個以上的引用(Rreference)指向它，那麼該對象就為活着的(Live)，否則死亡(Dead)，視為垃圾，可被垃圾回收器回收再利用。垃圾回收操作需要消耗CPU、線程、時間等資源，是以容易了解的是垃圾回收操作不是實時的發生(對象死亡馬上釋放)，當記憶體消耗完或者是達到某一個名額(Threshold,使用記憶體占總記憶體的比列，比如0.75)時，觸發垃圾回收操作。有一個對象死亡的例外，java.lang.Thread類型的對象即使沒有引用，隻要線程還在運作，就不會被回收。

串行回收器(Serial Collector)

單線程執行回收操作，回收期間暫停所有應用線程的執行，client模式下的預設回收器，通過-XX:+UseSerialGC指令行可選項強制指定。參數可以設定使用新生代串行和老年代串行回收器

年輕代的回收算法(Minor Collection)

把Eden區的存活對象移到To區，To區裝不下直接移到年老代，把From區的移到To區，To區裝不下直接移到年老代，From區裡面年齡很大的更新到年老代。 回收結束之後，Eden和From區都為空，此時把From和To的功能互換，From變To，To變From，每一輪回收之前To都是空的。設計的選型為複制。

年老代的回收算法(Full Collection)

年老代的回收分為三個步驟，标記(Mark)、清除(Sweep)、合并(Compact)。标記階段把所有存活的對象标記出來，清除階段釋放所有死亡的對象，合并階段 把所有活着的對象合并到年老代的前部分，把空閑的片段都留到後面。設計的選型為合并，減少記憶體的碎片。

并行回收

并行回收器(ParNew回收器)

并行回收器在串行回收器基礎上做了改進，他可以使用多個線程同時進行垃

圾回收，對于計算能力強的計算機而言，可以有效的縮短垃圾回收所需的尖

際時間。

ParNew回收器是一個工作在新生代的垃圾收集器，他隻是簡單的将串行回收

器多線程快他的回收政策和算法和串行回收器一樣。

使用XX:+UseParNewGC 新生代ParNew回收器，老年代則使用市行回收器

ParNew回收器工作時的線程數量可以使用XX:ParaleiGCThreads參數指

定，一般最好和計算機的CPU相當，避免過多的栽程影響性能。

并行回收集器(ParallelGC)

老年代ParallelOldGC回收器也是一種多線程的回收器，和新生代的

ParallelGC回收器一樣，也是一種關往吞吐量的回收器，他使用了标記壓縮

算法進行實作。

-XX:+UseParallelOldGC 進行設定

-XX:+ParallelCThread也可以設定垃圾收集時的線程教量。

并CMS(并發GC)收集器

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一種以擷取最短回收停頓時間為目标的收集器。CMS收集器是基于“标記-清除”算法實作的，整個收集過程大緻分為4個步驟：

①.初始标記(CMS initial mark)

②.并發标記(CMS concurrenr mark)

③.重新标記(CMS remark)

④.并發清除(CMS concurrent sweep)

其中初始标記、重新标記這兩個步驟任然需要停頓其他使用者線程。初始标記僅僅隻是标記出GC ROOTS能直接關聯到的對象，速度很快，并發标記階段是進行GC ROOTS 根搜尋算法階段，會判定對象是否存活。而重新标記階段則是為了修正并發标記期間，因使用者程式繼續運作而導緻标記産生變動的那一部分對象的标記記錄，這個階段的停頓時間會被初始标記階段稍長，但比并發标記階段要短。

由于整個過程中耗時最長的并發标記和并發清除過程中，收集器線程都可以與使用者線程一起工作，是以整體來說，CMS收集器的記憶體回收過程是與使用者線程一起并發執行的。

CMS收集器的優點：并發收集、低停頓，但是CMS還遠遠達不到完美，器主要有三個顯著缺點：

CMS收集器對CPU資源非常敏感。在并發階段，雖然不會導緻使用者線程停頓，但是會占用CPU資源而導緻引用程式變慢，總吞吐量下降。CMS預設啟動的回收線程數是：(CPU數量+3) / 4。

CMS收集器無法處理浮動垃圾，可能出現“Concurrent Mode Failure“，失敗後而導緻另一次Full GC的産生。由于CMS并發清理階段使用者線程還在運作，伴随程式的運作自熱會有新的垃圾不斷産生，這一部分垃圾出現在标記過程之後，CMS無法在本次收集中處理它們，隻好留待下一次GC時将其清理掉。這一部分垃圾稱為“浮動垃圾”。也是由于在垃圾收集階段使用者線程還需要運作，

即需要預留足夠的記憶體空間給使用者線程使用，是以CMS收集器不能像其他收集器那樣等到老年代幾乎完全被填滿了再進行收集，需要預留一部分記憶體空間提供并發收集時的程式運作使用。在預設設定下，CMS收集器在老年代使用了68%的空間時就會被激活，也可以通過參數-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值來提供觸發百分比，以降低記憶體回收次數提高性能。要是CMS運作期間預留的記憶體無法滿足程式其他線程需要，就會出現“Concurrent Mode Failure”失敗，這時候虛拟機将啟動後備預案：臨時啟用Serial Old收集器來重新進行老年代的垃圾收集，這樣停頓時間就很長了。是以說參數-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction設定的過高将會很容易導緻“Concurrent Mode Failure”失敗，性能反而降低。

最後一個缺點，CMS是基于“标記-清除”算法實作的收集器，使用“标記-清除”算法收集後，會産生大量碎片。空間碎片太多時，将會給對象配置設定帶來很多麻煩，比如說大對象，記憶體空間找不到連續的空間來配置設定不得不提前觸發一次Full GC。為了解決這個問題，CMS收集器提供了一個-XX:UseCMSCompactAtFullCollection開關參數，用于在Full GC之後增加一個碎片整理過程，還可通過-XX:CMSFullGCBeforeCompaction參數設定執行多少次不壓縮的Full GC之後，跟着來一次碎片整理過程。

G1回收器

G1回收器(Garbage-First)實在]dk1.7中提出的垃圾回收器，從長期目标來看是為了取

代CMS回收器，G1回收器擁有獨特的垃圾回收政策，G1屬于分代垃圾回收器，區分

新生代和老年代，依然有eden和from/to區,它并不要求整個eden區或者新生代、老

年代的空間都連續，它使用了分區算法。

并行性: G1回收期間可多線程同時工作。

井發性G1擁有與應用程式交替執行能力，部分工作可與應用程式同時執行，在整個

GC期間不會完全阻塞應用程式。

分代GC:G1依然是一個分代的收集器，但是它是非兩新生代和老年代一杯政的雜尊。

空間基理，G1在國收過程中，不會微CMS那樣在若千tacAy 要進行碎片整理。

G1

來用了有效複制對象的方式，減少空間碎片。

利得程，用于分區的原因，G可以貝造取都分區城進行回收，帽小了國收的格想，

提升了性能。

使用.XXX:+UseG1GC 應用G1收集器，

Mills指定最大停頓時間

使用-XX:MaxGCPausel

設定并行回收的線程數量

使用-XX:ParallelGCThreads

Tomcat配置調優測試

Jmeter壓力測試工具

JMeter是一款在國外非常流行和受歡迎的開源性能測試工具，像LoadRunner 一樣，它也提供了一個利用本地Proxy Server（代理伺服器）來錄制生成測試腳本的功能，但是這個功能并不好用。是以在本文中介紹一個更為常用的方法——使用Badboy錄制生成 JMeter 腳本。

簡單的介紹一下Badboy。Badboy是一款不錯的Web自動化測試工具，如果你将它用于非商業用途，或者用于商業用途但是安裝Badboy 的機器數量不超過5台，你是不需要為它支付任何費用的。也許是一種推廣政策，Badboy提供了将Web測試腳本直接導出生成JMeter 腳本的功能，并且這個功能非常好用，也非常簡單。你可以跟着下面的試驗步驟來邁出你在開源世界的第一步。

  1. 通過Badboy的官方網站下載下傳Badboy的最新版本；
           
  2. 安裝Badboy。安裝過程同一般的Windows 應用程式沒有什麼差別，安裝完成後你可以在桌面和Windows開始菜單中看到相應的快捷方式——如果找不到，可以找一下Badboy安裝目錄下的Badboy.exe 檔案，直接輕按兩下啟動Badboy；
           
  3. 啟動Badboy，你可以看到下面的界面。
  4. Java垃圾回收機制算法垃圾回收機制概述垃圾回收簡要過程手動GC回收垃圾回收機制算法
    在位址欄（圖中紅色方框标注的部分）中輸入你需要錄制的Web應用的URL——這裡我們以http://www.yahoo.com 為例，并點選GO 按鈕開始錄制。如果你用過LoadRunner之類的商業工具，對于這個操作一定不會陌生吧 _ 
  5. 開始錄制後，你可以直接在Badboy内嵌的浏覽器（主界面的右側）中對被測應用進行操作，所有的操作都會被記錄在主界面左側的編輯視窗中——在這個試驗中，我們在Yahoo的搜尋引擎中輸入 JMeter 進行搜尋。不過你将看到，錄制下來的腳本并不是一行行的代碼，而是一個個Web對象——這就有點像LoadRunner的VuGen中的Tree View視圖；
           
  6. 錄制完成後，點選工具欄中的“停止錄制”按鈕，完成腳本的錄制；
           
  7. 選擇“File -> Export to JMeter”菜單，填寫檔案名“login_mantis.jmx”，将錄制好腳本導出為JMeter腳本格式。也可以選擇“File -> Save”菜單儲存為Badboy腳本；
           
  8. 啟動JMeter并打開剛剛生成的測試腳本。

也許你已經急不可待的準備開始嘗試着用JMeter處理你手頭的工作了_ 在下面的幾節，我将繼續為大家介紹如何在 JMeter 中完成一個測試場景的設定和JMeter測試結果分析入門，以及如何參數化JMeter腳本。

當然，如果你的動手能力很強，幾分鐘你就可以熟悉這些内容。不過還是請允許我一點點由淺入深的來幫大家完成“JMeter從入門到精通”的過程。我相信在這個過程中你将會了解到更多有關性能測試的知識和經驗，甚至包括一些LoadRunner等商業測試工具所無法提供給你的經驗。

測試串行吞吐量 

-XX:+PrintGCDetails -Xmx32M -Xms32M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseSerialGC
-XX:PermSize=32M
GC回收6次  吞吐量301

擴大堆的記憶體 

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M –Xms32M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseSerialGC
-XX:PermSize=32M
GC回收2次  吞吐量349
結論 最大記憶體越大，吞吐量越高。

調整初始堆 

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M –Xms256M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseSerialGC
-XX:PermSize=32M
GC回收0次  吞吐量419

并行回收（UseParNewGC） 

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M –Xms256M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseParNewGC
-XX:PermSize=32M
GC回收0次 吞吐量532

測試結果1794 179

并行合并回收（UseParallelGC）

-XX:+PrintGCDetails -Xmx512M -Xms256M
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:+UseParallelGC
-XX:+UseParallelOldGC
-XX:ParallelGCThreads=8
-XX:PermSize=32M

測試結果2100 209

什麼是棧溢出

如果想要棧溢出，可以遞歸調用方法，這樣随着棧深度的增加，JVM 維持着一條長長的方法調用軌迹，

java 垃圾回收算法 JVM優化 VisualJVM jvm
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