垃圾回收系列：clr与jvm垃圾回收器的比较

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1、垃圾回收系列（3）：CLR与JVM垃圾回收器的比较发布者：TerryLee

2、分类：.NET框架

3、Java技术

4、计算机科学本文为垃圾回收讲座的第三篇，在前面两篇（一、二）文章里介绍了手工管理内存带来的一些问题，以及一些经典的GC算法。本文我们主要关注微软的CLR与JVM垃圾回收器方面的比较。我们知道CLR和JVM都采用了分代式垃圾回收器，而分代式垃圾回收器则基于以下几点假设：1.对象越新，其生存期就越短2.对象越老，其生存期就越长3.对堆的一部分执行GC比对整个堆执行GC要快CLR和JVM尽管都采用了分代式垃圾回收器，但是它们在很

5、多处理方面都有些不同：分代机制，大对象堆，回收模式，回收算法，寻找存活对象效率等。分代机制在CLR中，对象按年龄可以分为三代：第0代、第1代、第2代，如下图所示： 在这三代之间，对象代的提升过程，大家可以参考《CLRviaC#》，里面有比较详细的介绍。JVM中对于对象的分代式新生代和旧生代：回收模式在CLR4.0之前，提供三种不同的垃圾回收模式：工作站并发GC、工作站非并发GC以及服务器GC，如下图所示：工作站非并发GC模式，没有专门的GC线程，而是由工作线程负责回收，在回收过程中，需要暂时挂起应用程序，回收结束后应用程序继续运

6、行，所以在回收过程中会有应用程序暂停现象：工作站并发GC模式，为了解决在执行垃圾回收时引起的应用程序暂停问题，会有一个专门的GC线程负责垃圾回收，大多数时间垃圾回收都可以应用程序并发执行，但是仅仅是针对FullGC，而对于第0代、第1代对象，仍然会使用非并发模式执行，并发垃圾回收本质上牺牲了更多的CPU时间和内存来换取应用程序暂停时间的减小：   服务器GC模式运行在多CPU服务器上，如果在单CPU机器上配置了使用服务器GC，不会起任何作用，垃圾回收仍然会使用工作站非并发模式执行。服务器GC模式为每个CPU分配一个专用的垃圾回收

7、线程和一个托管堆，并且该垃圾回收线程具有较高的优先级，在执行垃圾回收期间，应用程序工作线程会暂时挂起：CLR4.0中提供了后台垃圾回收机制，用于取代并发GC。JVM（以Hotspot为例）中使用的垃圾回收更为复杂，针对新生代、旧生代在工作站和服务器上，分别使用不同的垃圾回收模式，如下图所示：在Client端默认的方式为串行GC，而在服务端，对于新生代和旧生代默认的方式分别为：并行回收GC和并行GC：下图体现了默认串行GC与并行GC之前的区别，并行GC会把堆分成多个区，分区进行标记和回收，但这两种方式都会引起应用程序的暂停：下图体

8、现了默认的标记缩并回收与并发GC，在并发GC中，标记的总共分为三个阶段，分别为：InitialMark、ConcurrentMarking和Remark，只有在InitialMark和Remark阶段才会引起应用程序暂停，而在ConcurrentMarking和清除阶段都是与应用程序并发执行，并不会引起暂停：回收算法在CLR中有专门的大对象堆（LOH），超过85000字节的对象将会分配在LOH上面，只有在进行第2代对象垃圾回收时才会同时对LOH进行回收，即一次FullGC。第0代、第1代、第2代对象所在的堆称之为小对象堆（SOH

9、）。在CLR中，对于小对象堆SOH，采用的回收算法为标记-缩并算法，由于移动大对象比较耗费时间，所以在LOH上，CLR采用了标记-清除算法，即只做对象的清除并不对大对象堆进行压缩。在JVM中，对于新生代对象采用节点复制算法进行回收，这也是为什么我们在上面的图中，新生代对象堆分为S0和S1的原因，有时也称之为为From和To；对于旧生代对象根据不同的回收模式，采用不同的回收算法：串行GC：标记-缩并算法（滑动缩并）并行GC：标记-缩并算法并发GC：标记-清除算法提高查找存活对象的效率现在考虑这样一个问题，只对第0代（或者新生代）对

10、象做回收，在查找存活对象过程中（不关是标记-缩并还是节点复制算法），从根集合开始，如果发现有一个根对象指向了第1代、第2代（或者旧生代），为了提高效率，垃圾回收器将会立即终止这条线上的查找：这样带来的一个问题是:如果在第0代（或者新生代）分配的对象X，没有根对象指向它，但有一个第1代或者第2代（旧生代）的对象，指向了该新创建的对象：此时虽然没有根对象可以到达新创建的对象X，但由于有其他代的对象指向它，所以它仍然不能当做垃圾回收，为了解决这个问题，人们提出了各种解决方案，常见的有：1.记忆集2.硬件标记3.虚拟页面标记4.字标记5

11、.卡标记由于硬件标记需要特定的硬件平台来支持，所以不具有可移植性，现在更多的垃圾回收器都使用了软件解决方案，在CLR和JVM上都使用了卡标记技术，即把托管堆分成一个一个的卡片，这个卡片代表一个抽象的概念（卡片的大小可以等于一个字，也可以等于一个虚拟页面）。如果有