JVM 垃圾回收

判断对象是否可以被回收

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的

可达性分析法

Java 语言使用可达性分析法来判断对象是否存活。

这个算法的基本思路就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搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），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。

【问】那么哪些对象不是GC Roots呢

public class Test {

  private final static String STR = "常量";
  private static String staticStr = "静态变量";
    
  private String string = "成员变量或者叫实例变量";

  public void method1(String str) { 
    String s = "局部变量";
  }
}

成员变量不是GC Roots，成员变量属于实例，一定被实例对象引用，所以没必要把他定为root，实例被回收时，成员变量会被顺便回收。

垃圾收集算法

标记-清除算法

首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象

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不足：

  • 效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高
  • 空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作

复制算法

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。

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不足：

  • 将内存缩小了一半，浪费空间
  • 如果对象存活率较高，要进行很多次复制操作

标记-整理算法

标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

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分代收集算法

根据对象存活周期，将内存划分为几块，一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法

  • 在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集
  • 老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记—清理”或者“标记—整理”算法来进行回收。

垃圾收集器

Serial 收集器

这个收集器是一个单线程的收集器，但它的“单线程”的意义并不仅仅说明它只会使用一个CPU 或一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束

ParNew 收集器

是Serial 收集器的多线程版本

Parallel Scavenge 收集器

Parallel Scavenge收集器是一个新生代收集器，它也是使用复制算法的收集器，又是并行的多线程收集器。与ParNew 收集器的区别在于Parallel Scavenge 收集器可以控制垃圾收集停顿时间-XX:MaxGCPauseMillis(大于0的毫秒数)和吞吐量-XX:GCTimeRatio(大于0且小于100的整数N，表示垃圾收集器运行时间与程序运行总时间比率是1/(1+N))，更给虚拟机设立一个优化目标，那具体细节参数的调节工作就由虚拟机完成了

Serial Old 收集器

是Serial 收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器，使用“标记-整理”算法

Parallel Old 收集器

是Parallel Scavenge 收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法

CMS 收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，基于“标记—清除”算法

G1收集器

它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，它们都是一部分Region（不需要连续）的集合。

G1收集器能建立可预测的停顿时间模型，是因为它可以有计划地避免在整个Java堆中进行全区域的垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region（这也就是Garbage-First名称的来由）。这种使用Region划分内存空间以及有优先级的区域回收方式，保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率。

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参考

深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）