Java 内存回收机制初窥

Java内存管理分为内存分配和内存回收，区别于C++的“谁污染谁治理”原则，java的内存回收完全有GC负责。以下简要分析GC工作原理：

1、垃圾内存的判定：

a)应用计数：早起采用的方式，对每个对象的应用个数计数，当应用计数为0的时候判断该对象为垃圾对象；

b)应用遍历：将对象和应用看成是定点，指向对象的引用当成有向边，组成有向图。图中对象分为三种状态，分别是可到达状态，可恢复状态，和不可代打状态。

1）可达状态：在一个对象创建后，有一个以上的引用变量引用它。在有向图中可以从起始顶点导航到该对象，那它就处于可达状态。

2）可恢复状态：如果程序中某个对象不再有任何的引用变量引用它，它将先进入可恢复状态，此时从有向图的起始顶点不能再导航到该对象。在这个状态下，系统的垃圾回收机制准备回收该对象的所占用的内存，在回收之前，系统会调用finalize()方法进行资源清理，如果资源整理后重新让一个以上引用变量引用该对象，则这个对象会再次变为可达状态；否则就会进入不可达状态。

3）不可达状态：当对象的所有关联都被切断，且系统调用finalize()方法进行资源清理后依旧没有使该对象变为可达状态，则这个对象将永久性失去引用并且变成不可达状态，系统才会真正的去回收该对象所占用的资源。

2、垃圾回收机制

串行回收和并行回收：区分是否有多个cpu参与垃圾回收，并行回收的执行效率高，但也会带来内存碎片。

并发回收和应用程序停止：不采用并发执行的内存回收方式会停止正在运行的应用程序，而并发执行不需要停止应用，但是会带来更大的开销，需要更多的堆内存。

压缩与不压缩：不压缩回收方式中垃圾回收器只负责回收内存垃圾，不对内存进行整理压缩，会产生内存碎片，压缩回收方式在回收玩内存之后增加一个整理压缩内存的过程。

复制回收：将堆内存分为两块，新创建的对象放在A区，垃圾回收时对B去进行遍历。将非垃圾对象搬迁到A区，统一清除B区，然后将A,B区反之操作，复制回收的优点在于遍历的开销少，缺点在于复制开销大，增加堆内存消耗。适用于生命周期短的对象。

分代回收：“将内存分为多个区域，区分标准为对象的生命周期长短。对每个区域内的垃圾回收采取不同的回收机制

Young代：对象生命周期短，采用复制回收机制。新创建的对象统一被分配到Young代，回收频率高

Old代：Young代中生命周期长的对象被转入Old代，该区域中采用标记压缩回收方法

Permanent代：用来装载Class，方法等信息，默认为64M，不会被回收

3常见的垃圾回收器

在此之前，我们先讲一下下面将会涉及到的并发和并行两个词的解释：

1）并行：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态；

2）并发：指用户线程与 垃圾收集线程同时执行（但不一定是并行的，可能会交替执行），用户程序继续执行，而垃圾收集程序运行于另一个CPU上。

好啦，继续讲垃圾回收器：

1）串行回收器（只使用一个CPU）：Young代采用串行复制算法；Old代使用串行标记压缩算法（三个阶段：标记mark—清除sweep—压缩compact），回收期间程序会产生暂停，

2）并行回收器：对Young代采用的算法和串行回收器一样，只是增加了多CPU并行处理；
对Old代的处理和串行回收器完全一样，依旧是单线程。

3）并行压缩回收器：对Young代处理采用与并行回收器完全一样的算法；只是对Old代采用了不同的算法，其实就是划分不同的区域，然后进行标记压缩算法：

① 将Old代划分成几个固定区域；

② mark阶段（多线程并行），标记可达对象；

③ summary阶段（串行执行），从最左边开始检验知道找到某个达到数值（可达对象密度小）的区域时，此区域及其右边区域进行压缩回收，其左端为密集区域

④ compact阶段（多线程并行），识别出需要装填的区域，多线程并行的把数据复制到这些区域中。经此过程后，Old代一端密集存在大量活动对象，另一端则存在大块空间。

4）并发标识—清理回收（CMS）：对Young代处理采用与并行回收器完全一样的算法；只是对Old代采用了不同的算法，但归根待地还是标记清理算法：

① 初始标识（程序暂停）：标记被直接引用的对象(一级对象)；

② 并发标识（程序运行）：通过一级对象寻找其他可达对象；

③ 再标记（程序暂停）：多线程并行的重新标记之前可能因为并发而漏掉的对象（简单的说就是防遗漏）

④ 并发清理（程序运行）