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一、如何判定对象“生死”#xff1f;
1. 引用计数算法#xff08;理论参考#xff09;
2. 可达性分析算法#xff08;JVM 实际使用#xff09;
3. 对象的“缓刑”机制
二、引用类型与回收策略
三、何时触发垃圾回收#xff1f;
1. 分代回收策略
2. 手动触发…目录
一、如何判定对象“生死”
1. 引用计数算法理论参考
2. 可达性分析算法JVM 实际使用
3. 对象的“缓刑”机制
二、引用类型与回收策略
三、何时触发垃圾回收
1. 分代回收策略
2. 手动触发与注意事项
四、垃圾回收算法与实现
1. 基础算法对比
2. 分代收集理论
3. 新生代回收Apple式复制算法
五、主流垃圾收集器详解
1. CMS 收集器低停顿优先
2. G1 收集器平衡吞吐与延迟
3. 收集器对比
六、调优建议与工具推荐
1. 参数配置示例
2. 常见问题排查
3. 工具推荐
七、总结 一、如何判定对象“生死”
垃圾收集GC的核心是识别无用对象。JVM 通过两种算法判断对象是否存活
1. 引用计数算法理论参考 原理 每个对象维护一个引用计数器被引用时计数器 1引用失效时 -1。计数器为 0 时判定为可回收。 缺点 无法解决循环引用问题如对象 A 引用 BB 也引用 A。 Java 未采用主流 JVM 均使用 可达性分析算法。
2. 可达性分析算法JVM 实际使用 原理 从 GC Roots 出发遍历对象引用链。若对象无法被 GC Roots 关联则判定为可回收。 GC Roots 对象类型 虚拟机栈中的局部变量如方法参数、局部变量。 方法区中静态变量引用的对象。 方法区中常量引用的对象如字符串常量池。 本地方法栈中 JNI 引用的对象Native 方法。 同步锁持有的对象synchronized 锁对象。 Java 虚拟机内部对象如系统类加载器、异常对象。
3. 对象的“缓刑”机制 finalize() 方法 若对象重写 finalize() 且未被调用过JVM 会将其放入 F-Queue由 Finalizer 线程触发该方法。 逃脱机会 在 finalize() 中重新建立与 GC Roots 的引用链可避免被回收仅一次。
public class RescueObject {public static RescueObject hook;Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();hook this; // 在 finalize 中自我拯救}
} 二、引用类型与回收策略
Java 提供 四种引用类型控制对象生命周期与回收优先级
引用类型特点回收时机典型场景强引用Object obj new Object()默认引用类型对象不可达时回收普通对象创建软引用SoftReferenceObject ref new SoftReference(obj)内存不足时回收OOM 前触发缓存如图片缓存弱引用WeakReferenceObject ref new WeakReference(obj)下一次 GC 时回收临时缓存如 WeakHashMap虚引用PhantomReferenceObject ref new PhantomReference(obj, queue)随时可能回收需配合 ReferenceQueue 使用堆外内存回收监听如 DirectByteBuffer 三、何时触发垃圾回收
GC 触发时机由 内存区域分配策略 和 JVM 配置参数 共同决定
1. 分代回收策略
区域GC 类型触发条件新生代Minor GCEden 区空间不足老年代Major GC老年代空间不足通常伴随 Full GC整堆Full GC方法区不足、老年代空间不足、手动调用 System.gc()
2. 手动触发与注意事项 System.gc()建议 JVM 触发 Full GC不保证立即执行。 风险频繁 Full GC 会导致应用停顿Stop-The-World需谨慎使用。 四、垃圾回收算法与实现
1. 基础算法对比
算法步骤优点缺点适用场景标记-清除标记存活对象 → 清除未标记对象简单内存碎片化老年代CMS复制算法存活对象复制到新区域 → 清空原区域无碎片高效内存利用率 50%新生代Survivor标记-整理标记存活对象 → 整理到内存一端无碎片化整理耗时老年代Serial Old
2. 分代收集理论 弱分代假说绝大多数对象朝生夕灭新生代。 强分代假说熬过多次 GC 的对象难以消亡老年代。 分代设计 新生代使用复制算法Eden Survivor。 老年代使用标记-清除或标记-整理算法。
3. 新生代回收Apple式复制算法 内存划分 Eden : Survivor1 : Survivor2 8:1:1默认。 回收流程 新对象分配至 Eden 区。 Eden 满时触发 Minor GC存活对象复制到 Survivor1。 下次 Minor GC 时Eden 和 Survivor1 存活对象复制到 Survivor2并清空原区域。 对象年龄达到阈值默认 15后晋升老年代。 五、主流垃圾收集器详解
1. CMS 收集器低停顿优先 目标最小化应用停顿时间。 算法标记-清除。 工作流程 初始标记STW标记 GC Roots 直接关联对象。 并发标记遍历对象图与用户线程并发。 重新标记STW修正并发标记期间变动的引用。 并发清除清理垃圾与用户线程并发。 缺点 内存碎片化需定期 Full GC 整理。 并发阶段占用 CPU 资源。
2. G1 收集器平衡吞吐与延迟 目标可预测的停顿时间如 200ms 内。 内存布局将堆划分为多个 Region默认 2048 个。 工作流程 初始标记STW标记 GC Roots 直接关联对象。 并发标记遍历对象图与用户线程并发。 最终标记STW处理剩余引用变更。 筛选回收STW选择性价比高的 Region 回收。 优势 支持大内存TB 级。 通过 Region 划分减少碎片化。
3. 收集器对比
收集器算法区域特点适用场景CMS标记-清除老年代低停顿但碎片化严重响应敏感型应用G1标记-整理全堆可预测停顿兼顾吞吐与延迟大内存、低延迟应用 六、调优建议与工具推荐
1. 参数配置示例
# 使用 G1 收集器堆内存 4G目标停顿 200ms
java -Xmx4G -Xms4G -XX:UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis200 -jar app.jar# 启用 CMS 收集器
-XX:UseConcMarkSweepGC -XX:CMSIncrementalMode
2. 常见问题排查 频繁 Full GC 检查内存泄漏如静态集合未清理。 调整新生代与老年代比例-XX:NewRatio。 长时间 STW 切换低延迟收集器如 G1/ZGC。 减少堆内存大小权衡吞吐与停顿。
3. 工具推荐 监控工具VisualVM、JConsole、Prometheus Grafana。 日志分析GCeasy、GCViewer。 诊断工具Arthas、MATMemory Analyzer Tool。 七、总结 生死判定可达性分析是核心finalize() 是最后的逃生机会。 引用分级软、弱引用优化内存敏感场景。 算法选择分代理论平衡效率与资源利用率。 收集器选型CMS 适合低延迟G1 适合大内存与可预测停顿。
核心原则结合业务需求与监控数据动态调优避免盲目配置。
