GC:防止内存爆掉。有效的使用可以使用的内存,对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收。
1.Stop the World事件
"Stop The World"是 Java 垃圾收集中的一个重要概念。在垃圾收集过程中,JVM 会暂停所有的用户线程,这种暂停被称为"Stop The World"事件。
这么做的主要原因是为了防止在垃圾收集过程中,用户线程修改了堆中的对象,导致垃圾收集器无法准确地收集垃圾。
值得注意的是,"Stop The World"事件会对 Java 应用的性能产生影响。如果停顿时间过长,就会导致应用的响应时间变长,对于对实时性要求较高的应用,如交易系统、游戏服务器等,这种情况是不能接受的。
因此,在选择和调优垃圾收集器时,需要考虑其停顿时间。Java 中的一些垃圾收集器,如 G1 和 ZGC,都会尽可能地减少了"Stop The World"的时间,通过并发的垃圾收集,提高应用的响应性能。
总的来说,"Stop The World"是 Java 垃圾收集中必须面对的一个挑战,其目标是在保证内存的有效利用和应用的响应性能之间找到一个平衡
2.新生代、老年代
堆(Heap)是 JVM 中最大的一块内存区域,也是垃圾收集器管理的主要区域。
堆主要分为 2 个区域,年轻代与老年代,其中年轻代又分 Eden 区和 Survivor 区,其中 Survivor 区又分 From 和 To 两个区。
(1) Eden 区
据 IBM 公司之前的研究表明,有将近 98% 的对象是朝生夕死,所以针对这一现状,大多数情况下,对象会在新生代 Eden 区中进行分配,当 Eden 区没有足够空间进行分配时,JVM 会发起一次 Minor GC,Minor GC 相比 Major GC 更频繁,回收速度也更快。
通过 Minor GC 之后,Eden 区中绝大部分对象会被回收,而那些无需回收的存活对象,将会进到 Survivor 的 From 区,如果 From 区不够,则直接进入 To 区。
(2) Survivor 区
Survivor 区相当于是 Eden 区和 Old 区的一个缓冲,类似于我们交通灯中的黄灯。
<1> 为啥需要 Survivor 区?
不就是新生代到老年代吗,直接 Eden 到 Old 不好了吗,为啥要这么复杂。
如果没有 Survivor 区,Eden 区每进行一次 Minor GC,存活的对象就会被送到老年代,老年代很快就会被填满。而有很多对象虽然一次 Minor GC 没有消灭,但其实也并不会蹦跶多久,或许第二次,第三次就需要被清除。
这时候移入老年区,很明显不是一个明智的决定。
所以,Survivor 的存在意义就是减少被送到老年代的对象,进而减少 Major GC 的发生。Survivor 的预筛选保证,只有经历 16 次 Minor GC 还能在新生代中存活的对象,才会被送到老年代。
<2> Survivor 区为啥划分为两块?
设置两个 Survivor 区最大的好处就是解决内存碎片化,我们先假设一下,Survivor 只有一个区域会怎样。
Minor GC 执行后,Eden 区被清空,存活的对象放到了 Survivor 区,而之前 Survivor 区中的对象,可能也有一些是需要被清除的。那么问题来了,这时候我们怎么清除它们?
在这种场景下,我们只能标记清除,而我们知道标记清除最大的问题就是内存碎片,在新生代这种经常会消亡的区域,采用标记清除必然会让内存产生严重的碎片化。
但因为 Survivor 有 2 个区域,所以每次 Minor GC,会将之前 Eden 区和 From 区中的存活对象复制到 To 区域。第二次 Minor GC 时,From 与 To 职责兑换,这时候会将 Eden 区和 To 区中的存活对象再复制到 From 区域,以此反复。
这种机制最大的好处就是,整个过程中,永远有一个 Survivor space 是空的,另一个非空的 Survivor space 是无碎片的。
那么,Survivor 为什么不分更多块呢?比方说分成三个、四个、五个?
显然,如果 Survivor 区再细分下去,每一块的空间就会比较小,容易导致 Survivor 区满,两块 Survivor 区可能是经过权衡之后的最佳方案。
(3) Old 区
老年代占据着 2/3 的堆内存空间,只有在 Major GC 的时候才会进行清理,每次 GC 都会触发“Stop-The-World”。内存越大,STW 的时间也越长,所以内存也不仅仅是越大就越好。
由于复制算法在对象存活率较高的老年代会进行很多次的复制操作,效率很低,所以老年代这里采用的是标记整理算法。
除了上述所说,在内存担保机制下,无法安置的对象会直接进到老年代,以下几种情况也会进入老年代。
<1> 大对象
大对象指需要大量连续内存空间的对象,这部分对象不管是不是“朝生夕死”,都会直接进到老年代。这样做主要是为了避免在 Eden 区及 2 个 Survivor 区之间发生大量的内存复制。当你的系统有非常多“朝生夕死”的大对象时,得注意了。
<2> 长期存活对象
虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄(Age)计数器。正常情况下对象会不断的在 Survivor 的 From 区与 To 区之间移动,对象在 Survivor 区中每经历一次 Minor GC,年龄就增加 1 岁。当年龄增加到 15 岁时,这时候就会被转移到老年代。当然,这里的 15,JVM 也支持进行特殊设置 -XX:MaxTenuringThreshold=10
。
可通过 java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep MaxTenuringThreshold
查看默认的阈值。
<3> 动态对象年龄
JVM 并不强制要求对象年龄必须到 15 岁才会放入老年区,如果 Survivor 空间中某个年龄段及以上的对象总大小超过了 Survivor 空间的一半,那么该年龄段及以上年龄段的所有对象都会在下一次垃圾回收时被晋升到老年代,无需等你“成年”。
有点类似于负载均衡,轮询是负载均衡的一种,保证每台机器都分得同样的请求。看似很均衡,但每台机器的硬件不同,健康状况不同,所以我们可以基于每台机器接收的请求数、响应时间等,来调整负载均衡算法。
这种动态调整机制有助于优化内存使用和减少垃圾收集的频率,特别是在处理大量短生命周期对象的应用程序时