JVM支——垃圾回收简介

1、GC需要做的三件事

1. 那些内存需要回收

2. 什么时候回收

3. 怎么回收

2、垃圾回收的“内存”区域

java运行时的五个区域，其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域是线程独有的，里面的数据随线程而生命，无需过多考虑内存回收问题，因为方法或者线程结束时，内存自然会回收。

而java堆和方法区不一样，我们只有在程序运行时才能知道会创建那些对象，这部分内存的分配和回收是动态的。垃圾回收器所关注的是这部分内存，后续讨论的“内存”分配与回收也仅指这部分内存。

3、哪些内存需要回收

在堆里存放着Java中几乎所有的对象实例。垃圾收集器对堆进行回收前，第一件事就是要确定这些对象之中那些还“存活”着，哪些已经“死去”（即不可能再被任务途径使用的对象）。垃圾收集器回收的就是这部分“死去”的对象。

3.1引用计数器算法

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

引用计数器算法的实现简单，判定效率也很高，在大部分情况下它是一个不错的算法，有很多比较著名的案例都使用了引用计数器算法进行内存管理。但是，主流的java虚拟机里面没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

3.2可达性分析算法

在主流的商业用语言（包括java）的主流实现中，都是通过可达性分析来判断对象是否存活的。这个算法基本的思路是通过一系列的成为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径成为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。如下图所示的对象object5、object6、object7。



在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

1. 虚拟机栈中引用的对象。

2. 方法区中类静态属性引用的对象。

3. 方法区中产量引用的对象。

4. 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象

3.3 再谈引用

通常在我们的印象里一个对象只有被引用和没有被引用两种状态。

我们希望引用能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保存在内存之中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是非常紧张，则可以抛弃这些对象。很多系统的缓存功能都是符合这样的应用场景。

在JDK1.2之后，java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种，引用强度依次逐渐减弱。

强引用：类似 “Object obj = new Object()” 这类引用，只要强引用还在，引用对象永远不会被回收。

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，在系统发生内存溢出之前，将被回收。

弱引用：也是用来描述非必须对象，但强度比软引用弱一些，被弱引用关联的对象只能生产到下一次垃圾回收发生之前。当垃圾回收器工作时，无论内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。

虚引用：它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生产时间构成影响，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的唯一目的就是能在这个对象被回收时收到一个系统通知。

3.4 生存还是死亡

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”状态，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现为不可达，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种状态都视为“没必要执行”。

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，则有虚拟机触发这个方法。finalize()方法是对象逃脱死亡的最后一次机会（关键看finalize()方法是否能让此对象与引用链上的任何一个对象建立关联）。

总结的来说就是如果对象不可达，且无需执行finalize()方法（或者finalize()方法不能是对象脱逃死亡）则对象被回收。

4 回收方法区

在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾回收一般可以回收70%—95%的空间，而永久代的垃圾收集效率远低于此。

永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用类（常量和类在方法区中）。回收废弃常量和回收Java堆中的对象非常类似。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。

判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否为“无用类”的条件则相对可可许多。类需要满足下面三个条件才能算是“无用的类”：

1. 该类的实例都已经被回收。

2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。

3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法再任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述三个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样，不使用了就必然会回收。

5 HotSpot的算法实现

可达性分析对执行时间的敏感体的一个现在是GC停顿，因为分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行（即分析过程中对象引用等不可发生变化）。

在HotSpot的实现中，使用一组称为OopMap的数据结构来直接得知哪些地方存储着对象引用。无需遍历大量的内存空间。

6 垃圾收集算法

这里只是列举集中算法，具体的知识自己另外去学习

标记—清楚算法

复制算法

标记整理算法

分代收集算法