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说下JVM中一次完整的GC流程？
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在JVM中，垃圾回收（GC） 是自动化内存管理的一部分，用于回收不再被引用的对象，释放内存资源。JVM的GC主要通过标记、清除和压缩等算法来管理内存。GC的过程较为复杂，涉及多个阶段和多个垃圾回收器。下面是一次完整的垃圾回收流程的详细介绍。
1. GC触发条件
GC的触发条件有多个，主要包括：
- 堆内存不足：当JVM中的堆内存（年轻代、老年代）不足时，会触发GC。
- 显式调用System.gc()：调用该方法会触发GC，但JVM不一定会立刻执行。
- 内存分配失败：在分配内存时，如果不能从堆中找到足够的空间，也会触发GC。
- 老年代的空间不足：年轻代的GC不足以回收老年代所需的空间时，会触发Full GC。
2. GC的分代理论
JVM的堆内存通常分为三个区域：
- 年轻代（Young Generation） ：包含新创建的对象。年轻代又分为三个区域：
- Eden空间：新创建的对象首先会被分配到Eden区。
- Survivor空间（S0, S1）：Eden区存活下来的对象会被复制到其中一个Survivor空间。两个Survivor区交替使用。
- 老年代（Old Generation）：经过多次GC后仍然存活的对象会被提升到老年代。
- 永久代（PermGen）：用于存储类的元数据（JVM 8后被MetaSpace取代）。
3. GC的基本步骤
1) 年轻代GC（Minor GC）
年轻代GC发生在年轻代内存不足时，步骤如下：
- 标记阶段 ：
- JVM首先会标记出年轻代中存活的对象。标记对象是通过引用计数 和可达性分析的方式确定的。
- 在这个阶段，Root（如栈上的局部变量、静态变量等）会作为起始点，通过引用关系递归地遍历所有可达对象。
- 复制阶段 ：
- 对象存活标记完成后，JVM会将存活的对象从Eden区复制到其中一个Survivor区。如果当前Survivor区已满，则会将对象转移到老年代。
- 如果Survivor区的空间不足以容纳所有存活的对象，就会触发老年代GC（Full GC）。
- 清理阶段 ：
- Eden区和原先的Survivor区会被清空，释放空间供新的对象使用。
2) 老年代GC（Major GC 或 Full GC）
老年代GC通常是在年轻代GC不能有效回收内存时发生，尤其是当老年代空间不足时触发。此时JVM会进行整个堆的垃圾回收：
- 标记阶段 ：
- 对象的标记和年轻代GC相似，通过可达性分析标记存活对象。
- 清理阶段 ：
- 清理所有未被标记的对象，释放内存空间。
- 压缩阶段 ：
- 在老年代GC后，可能会进行内存压缩。即将存活的对象移到内存的一端，释放出连续的空闲内存。
3) GC算法
JVM中常用的GC算法包括：
- 标记-清除（Mark-Sweep） ：
- 标记所有存活的对象，然后清除未标记的对象。缺点是会产生内存碎片。
- 复制算法（Copying） ：
- 适用于年轻代的GC。将存活对象从一个区域复制到另一个区域，清空源区域，避免内存碎片。
- 标记-整理（Mark-Compact） ：
- 适用于老年代的GC。标记所有存活的对象并将其压缩到堆的一端，避免内存碎片。
- 分代收集 ：
- 根据不同的对象生命周期，年轻代和老年代使用不同的GC算法来提高效率。年轻代采用复制算法，老年代采用标记-清除或标记-整理。
4. GC的执行过程
一个完整的GC过程可以分为以下几个步骤：
- GC Root Tracing：JVM会从GC Roots开始，通过引用链追踪可达的对象。
- 标记阶段：标记所有存活的对象，GC通过可达性分析找到所有从GC Root可达的对象。
- 清除阶段：对于未被标记的对象（即不可达的对象），会被清除。
- 压缩阶段（仅老年代GC时执行）：将存活的对象移动到内存的一端，释放连续的空间。
5. GC类型
JVM有多种垃圾回收器，每个垃圾回收器的工作方式不同，常见的回收器包括：
- Serial GC：单线程进行GC，适用于单核或小内存系统。
- Parallel GC：多线程GC，适用于多核CPU。
- CMS（Concurrent Mark-Sweep）：旨在减少GC停顿时间的回收器，适用于低延迟需求。
- G1 GC：一个面向大内存和低延迟的垃圾回收器，按区域划分堆内存，优化GC时间。
6. Full GC vs Minor GC
- Minor GC：发生在年轻代，通常速度较快，但会对性能有轻微影响。
- Full GC：发生在整个堆（包括年轻代和老年代），通常会暂停应用程序的执行较长时间，因此影响性能较大。
7. GC的停顿时间
- Stop-the-World：在GC过程中，JVM会暂停应用程序的执行，这被称为"Stop-the-World"事件。垃圾回收器使用不同的算法来减少停顿时间，如G1 GC通过分区域处理减少单次GC停顿时间。
总结
一次完整的GC过程涉及：
- 触发条件（如内存不足、显式调用等）；
- 垃圾回收的不同阶段（如标记、清理、压缩等）；
- 多种GC算法（如标记-清除、复制算法等）；
- 多种GC回收器（如Serial、Parallel、CMS、G1等）。
垃圾回收的目标是高效地回收内存，同时尽可能减少对应用程序性能的影响。