谈谈java垃圾回收机制

最近看了一些关于垃圾回收机制的文章，总结一下。

垃圾回收器回收程序不在使用的对象占用的内存，也就是对象不可达，比如说对象被置为null。

要回到java的垃圾回收机制，从以下三个方面去回答：

1、哪些内存会被收回？

2、什么时候收回？

3、如何收回？

首先，谈谈哪些对象会被收回。

通过根搜索算法（GC Roots Tracing）判断对象是否还活着。该算法通过一系列的名为“GC Roots”的对象做为起始点，通过这些节点向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链接（用图论来说就是从GC Roots到这个对象不可达），则说明该对象是不可用的，它们将会被判定为可回收的对象象。

其次，什么时候回收这些内存。

cpu空闲或者内存空间不足时，进行垃圾回收，而程序员本省无法控制何时进行垃圾回收。

最后，如何进行垃圾回收。

Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念；所谓根集就量正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量)，程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的，从根集可达的对象都是活动对象，它们不能作为垃圾被回收，这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件，应该被回收。大致有如下方法：

1、 引用计数法(Reference Counting Collector)

引用计数法是唯一没有使用根集的垃圾回收的法，该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说，堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每 一次创建一个对象并赋给一个变量时，引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。

2、tracing算法(TracingCollector)

　　tracing算法是为了解决引用计数法的问题而提出，它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描，识别出哪些对象可达，哪些对象不可达，并用某种方式标记可达对象，例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中，基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.

　　

3、compacting算法(CompactingCollector)

　　 为了解决堆碎片问题，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的过程中，算法将所有的对象移到堆的一端，堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区，收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新，使得这些引用在新的位置能识别原来的对象。

4、copying算法(CopingCollector)

　 　该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成一个对象 面和多个空闲面， 程序从对象面为对象分配空间，当对象满了，基于coping算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象，并将每个活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞)，这样空闲面变成了对象面，原来的对象面 变成了空闲面，程序会在新的对象面中分配内存。

　　一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它将堆分成对象面和空闲区域面，在对象面与空闲区域面的切换过程中，程序暂停执行。

5、generation算法(GenerationalCollector)

　　 stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象，这增加了程序等待时间，这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律：多数对象 存在的时间比较短，少数的存在时间比较长。因此，generation算法将堆分成两个或多个，每个子堆作为对象的一代(generation)。由于多数对象存在的时间比较短，随着程序丢弃不使用的对象，垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后，上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不会经常被回收，因而节省了时间。

垃圾回收的算法很多，引用计数器算法、标记清除算法、复制算法、标记整理算法，随着发展，目前采用较多的是分代收集 算法。 其分为新生代和老年代，新生代中适合于频繁创建，并且高死亡率。老年代中适合于存活率高的。内存的分配方式见下图。





新生代和老年代的比例为1:2。大量的行创建的对象在被创建在Eden space上，但是太大的对象（创建大的数组）将直接被创建在老年代中，避免大对象频繁的移动。大量新创建的对象将很快的死亡，也就是变成不可达对象，将Eden上的内存空间不够时，将进行minor gc 将Eden space和from space上的内存回收，使用复制算法，将活的即可达的对象复制到to space空间中，此时所有的对象‘年龄’+1，当达到一定的’年龄‘是会复制到老年代中，同时老年代也为新生代复制算法，有可能产生内存空间不足的问题提供了担保。这时候to sapce 下一步变成from space了，一直循环。老年代中，当内存空间不足时，执行full gc ，使用标记-整理算法。