小孟的技术笔记

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JVM垃圾回收过程及常用方法 ​

一、垃圾回收（GC）是什么？ ​

垃圾回收是JVM自动管理内存的机制，负责回收不再使用的对象占用的内存空间。程序员无需手动释放内存，避免了内存泄漏和野指针问题。GC通过"可达性分析算法"（从GC Roots对象出发，遍历引用链）判断对象是否存活。

二、解决什么问题 ​

  1. 内存泄漏预防：自动回收无用对象，避免程序长期运行后内存耗尽。
  2. 减少手动管理错误：消除malloc/free或new/delete不匹配导致的问题。
  3. 内存碎片整理：通过压缩（Compacting）减少内存碎片，提高内存利用率。

三、垃圾回收过程（分代收集模型） ​

JVM堆分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）：

  1. 对象分配：
    • 新对象存入Eden区。
    • Eden满时触发 Minor GC。
  2. Minor GC过程：
    • 存活对象从Eden复制到Survivor区（S0/S1）。
    • 对象每熬过一次GC年龄+1，达到阈值（默认15）则晋升老年代。
  3. Full GC过程：
    • 老年代空间不足时触发，回收整个堆（包括新生代、老年代、方法区）。
    • 通常伴随"Stop-The-World"（STW），暂停所有应用线程。

四、常用垃圾收集器（JDK8+重点） ​

✅ JDK8默认：Parallel Scavenge（新生代） + Parallel Old（老年代）

收集器适用区域特点JDK支持
Serial新生代单线程，简单高效（适合客户端应用）所有版本
Parallel Scavenge新生代多线程，吞吐量优先（JDK8默认）JDK1.7+
CMS老年代并发标记清除，低停顿（但内存碎片多）JDK9前
G1全堆分区收集，可预测停顿（JDK9+默认）JDK7u4+
ZGC全堆并发标记整理，停顿<10ms（TB级堆）JDK11+
Shenandoah全堆低延迟（与ZGC竞争），无分代JDK12+

五、核心参数与调优示例 ​

java
// 启动参数示例：使用G1收集器，最大堆4GB，目标停顿200ms
java -XX:+UseG1GC -Xmx4g -XX:MaxGCPauseMillis=200 MyApp

// 常用参数：
// -XX:+UseSerialGC        : 使用Serial收集器
// -XX:+UseParallelGC      : 使用Parallel Scavenge
// -XX:+UseConcMarkSweepGC : 使用CMS
// -XX:+UseZGC             : 使用ZGC（JDK11+）
// -XX:MaxGCPauseMillis=n  : 目标最大停顿时间

六、应用场景 ​

  1. Web服务：G1/ZGC（低延迟，避免请求卡顿）。
  2. 大数据处理：Parallel Scavenge（高吞吐量，快速处理数据）。
  3. 客户端应用：Serial（资源占用少）。
  4. 云原生环境：ZGC/Shenandoah（容器内存敏感，毫秒级停顿）。

七、重要注意事项 ​

  1. 避免频繁Full GC：
    • 优化对象生命周期（避免小对象直接进入老年代）。
    • 增大堆内存或调整-XX:NewRatio（新生代/老年代比例）。
  2. GC日志分析：
    bash
    -Xloggc:gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
  3. ZGC/Shenandoah限制：
    • 需Linux/x64环境（Windows/macOS支持较晚）。
    • JDK11+推荐生产环境使用。

八、总结 ​

维度要点
核心思想自动内存管理，基于分代假设（新对象易消亡，老对象难回收）。
关键算法标记-清除（CMS）、标记-复制（Minor GC）、标记-整理（Serial Old, ZGC）。
演进趋势从吞吐量优先（Parallel）到低延迟优先（G1/ZGC/Shenandoah）。
调优核心减少STW时间，平衡吞吐量（Throughput）与延迟（Latency）。

💡 建议：

  • JDK8用户：优先使用G1（-XX:+UseG1GC）。
  • JDK11+用户：直接迁移到ZGC，尤其大内存场景。
    通过工具（VisualVM, GCViewer）监控GC行为，针对性优化参数。