java代码实现协程 jvm 协程

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幸福的地图 2023-11-27 10:53:14

文章标签 java代码实现协程 jvm java G1 老年代 文章分类 Java 后端开发

JVM内存结构

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1.堆：所有线程共享，主要存放对象实例。

2.栈：线程独享。每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，存储局部变量，操作数，动态链接，方法返回地址等。每个方法的调用和完毕对应的就是入栈和出栈。

3.元区间：JDK1.8之前叫方法区，所有线程共享，用于存放类信息，字符串常量和静态变量。

4.本地方法栈：线程私有，主要是为虚拟机提供调用Native方法的服务。

5.程序计数器：线程私有，指向当前正在执行的字节码的行号，通俗易懂的说，就是标记当前线程执行到哪里了。

JVM垃圾回收机制

通过上面的解析，相信大家对JVM有了比较清晰的认知。现在我们谈谈JVM的工作原理，从以下的代码分析。

public static void main(String[] args) {
        //list存在栈上，new 出来的对象存在堆中
        List list=new ArrayList();
        for (int i=0;i<=Integer.MAX_VALUE;i++)
        {
            HashMap hashMap=new HashMap();
            list.add(hashMap);
        }
    }

以上代码会出现一个非常常见的错误，堆内存溢出，通俗来说就是jvm运行的时候会给堆一个固定的大小，当不断的向list中添加元素，不断的创建hashmap对象，导致list集合过大，直到堆没有空间在执行代码，从而抛出异常。我们要弄懂其中的运行原理，必须逐个分析。

对象引用的级别

1.强引用：指的就是我们new出来的对象，即便是触发垃圾回收机制也不会回收。

2.软引用：意思就是当我们的内存不够的时候才会北回收掉的对象，jdk中给出了SoftReference这个类供开发者们编写相应的代码。

3.弱引用：无论我们的内存够不够用，只要触发了垃圾回收机制，就是被回收，典型的代表就是ThreadLocal线程局部变量，jdk提供了 WeakReference这个类。

4.虚引用：顾名思义，就是一个虚假的引用，当垃圾回收器执行的时候，就会被通知。因为jvm自动管理的内存是堆内存，而堆外内存是由unsafe类去管理的，所以当jvm申请到了堆外内存，就会在堆内存中创建一个虚引用，当垃圾回收器执行的时候，虚引用就会被通知到，那么想应得线程就会取清理堆外内存。

什么是垃圾？怎么回收？

判断一个对象是否是垃圾？jvm主要提供了以下几种思想。

1.引用计数法：就是jvm创建对象的时候，就会给对象添加引用一个计数器，当有对象引用它得时候，这个计数器就会加一，引用失效时就会减一，直到为0时，这个对象就会被GC。但是这不能解决循环依赖得问题，比如A对象有个属性依赖B对象，B对象有个属性依赖A对象，GC是无法识别得。

2.可达性分析：就是以一系列被称为GCRoot的对象作为起点向下搜索，如果有对象没有出现在搜索链上，则证明这个对象不可达，会被GC。

怎么回收？jvm主要提供了以下几种算法

1.标记清除算法：先标记需要清除的对象，GC时进行清除，缺点就是会产生内存碎片。

java代码实现协程 jvm 协程_jvm_02

java代码实现协程 jvm 协程_java_03

2.标记整理算法：和标记清除算法类似，只不过会把没有被标记的对象移到一边，然后再清除，就不会有内存碎片。但是因为要移动对象位置，所以会Stop the World，暂停用户线程。

java代码实现协程 jvm 协程_java代码实现协程_04

3.复制算法：将内存按照容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完了，就将还活着的对象复制到另一块上，然后再把使用过的内存空间一次性清理掉。

java代码实现协程 jvm 协程_java代码实现协程_05

4.分代回收算法

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a.当对象被创建时，会被jvm放在Eden区，当Eden区满了时候，会进行一次miniorGC，将存活的对象放在so区。

b.当Eden区再次被填满是，会对Eden区和s0区进行一次回收，存活的对象被移到s1区，然后再将s1区的对象通过复制算法复制到s0区，以此类推。

c.当有一个对象经历过16次minorGC依然存活，就会被放到老年代。

d.当老年代满的时候，会进行一次majorGC，同时清理新生代和老年代。

垃圾回收器

新生代收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge

老年代收集器：CMS、Serial Old、Parallel Old

整堆收集器： G1

1.Serial收集器：这是一个单线程的收集器，对于限制单CPU的环境下，它可以转心做垃圾回收，效率高，但是收集垃圾时必须Stop the world，就是暂停其他工作线程，直到它结束，比较适合Client模式下的虚拟机，采用的是复制算法。

2.ParNew收集器：Serial收集器的多线程版本，默认开启的收集线程数与CPU的数量相同，适合运行在Server模式下的在虚拟机，缺点也是会Stop the world采用的是复制算法。

3.Scavenge收集器：吐量优先收集器，可以通过一些配置达到GC的自适应回收策略，也是多线程的，采用的也是复制算法。

4.Serial Old收集器：Serial收集器的老年代版本，但是采用的是标记整理算法。

5.Parallel Old收集器：ParNew收集器的老年代版本，采用标记整理算法。

6.CMS收集器：一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。初始标记阶段，会标记GCRoot能直接到达的对象，存在StopWorld但是很慢。并发标记阶段，会继续标记引用对象，不影响用户线程。重新标记阶段，会修正因为用户线程运行而导致变动的对象。并发清除阶段，直接清除标记的对象，采用的是标记清除算法，会产生内存碎片。

7.G1收集器：
并行与并发：G1能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU来缩短Stop-The-World停顿时间。部分收集器原本需要停顿Java线程来执行GC动作，G1收集器仍然可以通过并发的方式让Java程序继续运行。

分代收集：G1能够独自管理整个Java堆，并且采用不同的方式去处理新创建的对象和已经存活了一段时间、熬过多次GC的旧对象以获取更好的收集效果。

空间整合：G1运作期间不会产生空间碎片，收集后能提供规整的可用内存。

可预测的停顿：G1除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型。能让使用者明确指定在一个长度为M毫秒的时间段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N毫秒。