JVM垃圾回收原理



内存区域





• 程序计数器 （PC, Program Counter Register）：当前线程执行方法JVM指令地址

• Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）：对应一次java方法调用保存一个Frame

• 堆 （Heap）： 存放Java实例对象

• 方法区（Method Area）：存放Meta数据，如类结构信息，运行时常量池，字段，方法代码等。

• 运行时常量池（Run-Time Constant Pool）：是方法区一部分用于存放各种常量信息

• 本地方法栈（Native Method Stack）：支持本地方法调用，与Java虚拟机栈一样每一个线程一个。



• 直接内存（Direct Memory）：JDK1.4NIO引入基于Channel和Buffer的I/O方式，可以直接使用Native函数直接分配堆外内存。

• Code Cache：通过JVM JIT编译后的热点方法，存放到这个空间。



垃圾回收



回收哪些内存



　　堆 （Heap）和方法区（Method Area）运行时才能确定创建对象的类型和个数存在不确定性， 垃圾回收器主要关注这两类内存。



　　程序计数器 （PC, Program Counter Register）, Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack), , 本地方法栈（Native Method Stack） :　这三个区线程创建时生成， 线程结束时内存释放， 除了即时编译触发的一些优化，这三个区在编译期间空间就已经是确定的了。 直接内存（Direct Memory），Code Cache ，



什么时候回收



可以通过以下两种方式进行判断.



• 引用计数： 为每个对象添加一个计数器，计数器为0时对象可回收。但如果遇到循环引用则无法判断。





• 可达性分析：GC Roots做为起始节点集，根据引用关系进行搜索， 搜索不到的认为可回收。





如何回收：



• 标记清除



“标记-清除”（Mark-Sweep）





• 标记复制



半区复制”（SemispaceCopying）：将空间分为两块， 当一块用完了把存活的对象复制到另外一个区， 清理使用过的内存。



• 标记整理

将存活的对象向一段移动，清理边界外内存



• 分代处理



  大多数对象都是短暂的， 这是此类数据的示例。 Y轴显示分配的字节数，而X访问显示随着时间的推移分配的字节数。随着时间的推移，分配的对象越来越少。 实际上，大多数对象的寿命很短，如图表左侧较高的值所示。





https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html



JVM Generations



• 新生代： eden，S0， S1

• 老年代： Tenured

• 永久代（根据jvm实现非标准）：Permanent



回收过程



1. 对象分配



1. 填充Eden区， 触发a minor garbage collection 





1. 移动引用数据到S0， 清理非引用数据， 对象开始有了年龄计数





1. 成长期，Eden和S0区的使用完后开始将引用数据移动到S1， 清理非引用数据，





1. 成长期，Eden和S1区的使用完后开始将引用数据移动到S0， 清理非引用数据，





1. 老年期，当对象年龄一直增大到达一定数值时就会移动到老年期， 避免内存复制造成的消耗，最终通过

a major GC清理掉老年期的非引用对象。





Eden和S0，S1之前的复制， 和上面 标记复制， 半区复制”（SemispaceCopying）处理思路一致。 将引用对象复制到其他区，清理本区的非引用对象。

　　使用空间较大的对象也会直接存入老年代。



并行处理：



• 串行回收器：



多个应用线程执行，当内存不足是JVM停止所有应用线程处理， 启动单线程进行内存空间释放和回收。单核时期无问题。



• 并行回收器：

增加垃圾回收线程数量，多核处理器支持下，性能有一定提升。





• 并发回收器CMS:

把垃圾回收过程分更加详细， 回收线程和应用线程并发执行， 减少Stop the World的执行。





• G1回收器（并发回收）

原理同上，将原有的数据划分为更小的块，分而治之。





通过-XX:MaxGCPauseMillis可以设置GC栈顶时间。



秒杀系统架构方案



架构方案及原则：



1. 系统部署

隔离：与现有应用系统隔离，单独分配服务器， 新增边缘节点，通过CDN分担压力。

• 单独部署

• 网络带宽提升

• CDN租用



1. 架构设计

精简： 用户请求数据和处理路径要简单避免复杂逻辑。

• 静态化

• 并发控制，防秒杀器

• 简化流程

• 前端优化

• 边缘化处理



1. 处理方案

• 秒杀页面静态化： 静态页面提前生成定时下发， 而不是直接链接服务器

• 秒杀开始处理： 秒杀商品信息URL需要前端不断到后台获取，描述开始前数据未空。

• 三道阀门处理：通过秒杀，下单，支付层层限制达到削峰效果

• 系统优化：WebServer优化， 页面优化， 应用优化

• PlanB以及应急预案：通过降级，限流，　拒绝服务等措施方式防止系统大流量下异常。



参考及引用



架构师训练营作业-李智慧老师相关讲义

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https://www.alibabacloud.com/blog/how-does-garbage-collection-work-in-java_595387

https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/obe/java/gc01/index.html