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说下JVM中一次完整的 GC 流程 ​

Java Virtual Machine (JVM) 中的垃圾回收（GC）机制是自动内存管理的一部分，负责回收不再被引用的对象所占用的内存空间。理解完整的 GC 流程有助于优化 Java 程序的性能。以下是 JVM 中一次完整的 GC 流程：

JVM 中的内存区域 ​

JVM 的内存区域主要分为以下几块：

  • 堆（Heap）：存放对象实例，GC 的主要工作区域。
  • 栈（Stack）：存放方法参数和局部变量，方法执行时创建销毁。
  • 方法区（Method Area）：存放类信息、常量、静态变量等。
  • 程序计数器（PC Register）：线程执行的字节码行号指示器。

垃圾回收的区域 ​

垃圾回收主要在堆中进行，堆又分为年轻代（Young Generation）、老年代（Old Generation）和永久代（JDK 8 及以后的 Metaspace 取代了永久代）。

垃圾回收的步骤 ​

  1. 标记（Marking）：找到所有活动对象。
  2. 清除（Sweeping）：清理未被标记的对象，从而释放内存。
  3. 压缩（Compaction）：对内存进行整理，使得活跃对象移动到一起，避免碎片化（这一步并不是所有垃圾回收算法的必须步骤，如标记-清除算法就不需要此步骤）。

垃圾回收算法 ​

  1. 标记-清除：首先标记存活对象，然后清除未被标记的对象。
  2. 标记-复制：将存活对象复制到新的内存区域，适合于年轻代。
  3. 标记-压缩：标记后，将活跃对象压缩到一起，清除后续无用区。

垃圾回收器示例 ​

下面是使用 Java 的 System.gc() 进行垃圾回收的一个简单代码示例：

java
public class GCDemo {  

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        System.out.println("Starting GC Demo...");  

        // Allocate a lot of memory  
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
            byte[] array = new byte[1024 * 1024]; // 1 MB  
            System.out.println("Allocated 1MB, index: " + i);  
            Thread.sleep(10); // Slow down allocation  
        }  

        System.out.println("Requesting GC...");  
        // Requesting Garbage Collection  
        System.gc(); // Suggests the JVM to perform GC  

        // Waiting for a short while to visualize GC activity  
        Thread.sleep(5000);  

        System.out.println("Finished GC Demo...");  
    }  
}

分析 ​

  • 对象分配：在 main 方法中，大量地分配内存给一个 byte[] 数组。
  • 触发 GC：通过 System.gc() 请求垃圾回收，这不是强制的，但 JVM 会尽量去执行垃圾回收。
  • 垃圾回收过程：
    • JVM 可能会先尝试进行 Minor GC，回收年轻代对象。
    • 如果内存不足，可能触发 Major GC 或 Full GC，回收年轻代 + 老年代对象。
  • 观察垃圾回收：建议在 JVM 参数中增加 -verbose:gc 或者使用更详细的 GC 日志选项如 -XX:+PrintGCDetails，以更好地观察垃圾回收过程：
java
java -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails GCDemo

总结 ​

  • 年轻代和老年代的区别：年轻代是短生命周期对象的汇聚地，常被 Minor GC；老年代保存生命周期较长的对象，发生 Major 或 Full GC。
  • 分代回收算法：JVM 的分代回收策略最大化性能，年轻代使用复制收集算法，高效清理短命对象；老年代使用标记-整理算法，处理长命对象。
  • 优化 GC 性能：通常通过调整堆大小和代大小，以及选择适合的垃圾收集器（如 G1、CMS、Parallel GC 等）来优化 GC 的性能。

更新: 2024-08-09 16:05:26
原文: https://www.yuque.com/tulingzhouyu/db22bv/qy0y5pewbrrvd926