⚙️ Как работает Garbage Collector

Механизм сборки мусора в JVM — это не просто “магия, которая чистит память”, а сложная система, работающая по поколениям, фазам и стратегиям.

Понимание его внутренней архитектуры важно, если вы хотите управлять производительностью, избегать утечек и эффективно настраивать параметры JVM.

🔹 Архитектура: как устроена куча (Heap)

Куча памяти делится на поколения:

Heap
├── Young Generation
│   ├── Eden Space
│   └── Survivor Spaces (S0, S1)
└── Old Generation (Tenured)

Eden — вновь созданные объекты.
Survivor — те, кто “выжил” после первой сборки.
Old Gen — объекты, пережившие несколько сборок, считаются “долгоживущими”.

Дополнительно есть Metaspace (с Java 8), где хранятся данные о классах.

🔹 Алгоритм работы GC: по фазам

1. Mark
GC начинает с “корневых” ссылок (стек, глобальные переменные) и помечает все достижимые объекты.

2. Sweep
Удаляются все немаркированные объекты — они считаются “мертвыми”.

3. Compact (в некоторых GC)
Уплотнение памяти: “живые” объекты перемещаются ближе друг к другу, чтобы избежать фрагментации.

🔹 Типы сборок

1. Minor GC
Запускается при заполнении Eden. Очищаются только молодые поколения. Быстро, но может происходить часто.

2. Major GC / Full GC
Включает Old Gen и Metaspace. Дорогая операция, может “заморозить” все потоки (stop-the-world pause).

🔹 Типы сборщиков и их принципы

— Serial GC: однопоточная сборка. Просто и медленно.
— Parallel GC: многопоточная сборка всех поколений. Высокая пропускная способность.
— G1 GC: делит кучу на регионы, параллельно собирает “Region Set”. Поддерживает предсказуемые паузы.
— ZGC: целиком конкурентный сборщик. Работает с огромными кучами (до терабайта), паузы <10 мс.
— Shenandoah: минимальные паузы за счёт почти полной конкуренции с пользовательскими потоками.

🔹 Как GC определяет, что объект мёртв?

GC не использует reference count. Он строит граф достижимости:
1. Начинает с “корней” (GC roots)
2. Если оттуда нельзя добраться до объекта — он считается мусором
3. Это позволяет избежать утечек при циклических ссылках

🔹 Советы по оптимизации

— Избегайте долгоживущих ссылок (static, ThreadLocal) без необходимости
— Используйте WeakReference, если хотите избежать удержания объекта GC
— Кэшируйте объекты осознанно — утечка через Map может быть незаметной
— Задавайте лимиты памяти (-Xms512m -Xmx1024m)

💬 Ловили OutOfMemoryError в проде когда-нибудь?

🐸 Библиотека джависта #буст