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垃圾回收机制

判断对象是否存活的方法

• 引用计数法

  每个对象上都有一个引用计数，对象每被引用一次，引用计数器就+1，对象引用被释放，引用计数器-1，直到对象的引用计数为0，对象就标识可以回收。但是这个算法有明显的缺陷，对于循环引用的情况下，循环引用的对象就不会被回收。

  实例：

  public class ReferenceCountingGC{ public Object instance = null; private static final int _1MB = 1024 * 1024; private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB]; public static void testGC() {         ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();         ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();         objA.instance = objB;         objB.instance = objA;         objA = null;         objB = null;         System.gc(); } } //发生嵌套引用，但是在java中，objA和objB的内存可以被回收 

• 可达性分析算法

  基本思路是：通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下探索，搜索所走过的路径称为“引用链”，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种

  • 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；
  • 方法区中类静态属性引用的对象
  • 方法区中常量引用的对象
  • 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

  

• 引用类型

  • 强引用

    强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()’’这类的引用，只要强引用存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象

  • 软引用

    软引用用来描述一些还有用但并非必须的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。

  • 弱引用

    弱引用也是用来描述非必须对象，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象

  • 虚引用

    虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

• 对象是否一定要清除

  假设在可达性分析算法中某个对象不可达，它也并非”非死不可”。如果这个对象覆盖了finalize（）方法且这个方法没有被JVM调用过，则JVM会执行finalize（）方法。这时你可以在这个方法中重新使某个引用指向该对象。当然，finalize()方法只能救它一次。

垃圾回收算法

• 标记-清除（Mark-Sweep）算法

  最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标记和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间 。从图中我们就可以发现，该算法最大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

  

• 标记整理(Mark-Compact)算法

  标记阶段和Mark-Sweep算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

• 复制（Coping）算法

  为了解决标记清除（Mark-Sweep）算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉，如图。这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话，Copying算法的效率会大大降低。

  

• 分代收集（Generational Collection）算法

  分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域，一般情况下将GC堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。

  目前大部分JVM的GC对于新生代都采取Copying算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，即要复制的操作比较少，但通常并不是按照1：1来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间(From Space, To Space)，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将该两块空间中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中。

  

  而老生代因为每次只回收少量对象，因而采用Mark-Compact算法。

  • Young区分为Eden区和两个Survivor区域，其中所有新创建的对象都在Eden区，当Eden区满后会触发minor GC将仍然存活的对象复制到其中一个Survivor区域中，另外一个Survivor区域中的存活对象也复制到这个Survivor区域中，保证始终有一个Survivor区域时空的。

  • 当Eden区域满后会将对象存放到Survivor区域中，如果Survivor区域仍然存放不下这些对象，GC收集器会将这些对象直接存放到Old区域。如果在Survivor区域中的对象足够老，也直接存放到Old区域中。如果Old区域也满了，将会触发Full GC，回收整个堆内存。

  • Perm区域存放的主要是类的Class对象，如果一个类被频繁地加载，也可能会导致Perm区满，Perm区的垃圾回收也是由Full GC触发的。