JVM的GC(垃圾回收机制)

转载处：http://blog.csdn.net/hnulwt/article/details/44903331 

JVM内存模型

Young Generation

图中的Eden + S0 + S1 
Eden:存放新生的对象 
Survivor Space:S0、S1 有两个，存放每次垃圾回收后存活的对象 
（1）大多数新建的对象都位于Eden区。 
（2）当Eden区被对象填满时，就会执行Minor GC。并把所有存活下来的对象转移到其中一个survivor区。 
（3）Minor GC同样会检查存活下来的对象，并把它们转移到另一个survivor区。这样在一段时间内，总会有一个空的survivor区。

Old Generation

图中的Old Memory 主要存放应用程序中 长期存活的对象和经过多次Minor GC后依然存活下来的对象。通常会在老年代内存被占满时进行垃圾回收。老年代的垃圾收集叫做Major GC。Major GC会花费更多的时间。

Permanent Generation：

存放方法区，方法区中有 要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息。

JVM分别对新生代和旧生代采用的两种垃圾回收机制？

新生代的GC：

新生代通常存活时间较短，因此基于Copying算法来进行回收，所谓Copying算法就是扫描出存活的对象，并复制到一块新的完全未使用的空间中，对应于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之间copy。新生代采用空闲指针的方式来控制GC触发，指针保持最后一个分配的对象在新生代区间的位置，当有新的对象要分配内存时，用于检查空间是否足够，不够就触发GC。当连续分配对象时，对象会逐渐从eden到survivor，最后到旧生代。

旧生代的GC：

旧生代与新生代不同，对象存活的时间比较长，比较稳定，因此采用标记(Mark)算法来进行回收，所谓标记就是扫描出存活的对象，然后再进行回收未被标记的对象，回收后对用空出的空间要么进行合并，要么标记出来便于下次进行分配，总之就是要减少内存碎片带来的效率损耗。

如何判断对象是否可以被回收？

两种常用的方法是引用计数和对象引用遍历。

（1）引用计数收集器

引用计数是垃圾收集器中的早期策略。在这种方法中，堆中每个对象（不是引用）都有一个引用计数。当一个对象被创建时，且将该对象分配给一个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1（a = b,则b引用的对象+1），但当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。缺点： 无法检测出循环引用。如父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象。这样，他们的引用计数永远不可能为0.

（2）跟踪收集器

现在大多数JVM采用对象引用遍历。对象引用遍历从一组对象开始，沿着整个对象图上的每条链接，递归确定可到达（reachable）的对象。如果某对象不能从这些根对象的一个（至少一个）到达，则将它作为垃圾收集。在对象遍历阶段，GC必须记住哪些对象可以到达，以便删除不可到达的对象，这称为标记（marking）对象。下一步，GC要删除不可到达的对象。删除时，有些GC只是简单的扫描堆栈，删除未标记的未标记的对象，并释放它们的内存以生成新的对象，这叫做清除（sweeping）。这种方法的问题在于内存会分成好多小段，而它们不足以用于新的对象，但是组合起来却很大。因此，许多GC可以重新组织内存中的对象，并进行压缩（compact），形成可利用的空间。为此，GC需要停止其他的活动活动。这种方法意味着所有与应用程序相关的工作停止，只有GC运行。结果，在响应期间增减了许多混杂请求。另外，更复杂的 GC不断增加或同时运行以减少或者清除应用程序的中断。有的GC使用单线程完成这项工作，有的则采用多线程以增加效率。

整理回收算法

标记回收算法（Mark and Sweep GC）从”GC Roots”集合开始，将内存整个遍历一次，保留所有可以被 GC Roots 直接或间接引用到的对象，而剩下的对象都当作垃圾对待并回收，这个算法需要中断进程内其它组件的执行并且可能产生内存碎片复制算法 (Copying）将现有的内存空间分为两快，每次只使用其中一块，在垃圾回收时将正在使用的内存中的存活对象复制到未被使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。标记-压缩算法 (Mark-Compact)先需要从根节点开始对所有可达对象做一次标记，但之后，它并不简单地清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后，清理边界外所有的空间。这种方法既避免了碎片的产生，又不需要两块相同的内存空间，因此，其性价比比较高。分代将所有的新建对象都放入称为年轻代的内存区域，年轻代的特点是对象会很快回收，因此，在年轻代就选择效率较高的复制算法。当一个对象经过几次回收后依然存活，对象就会被放入称为老生代的内存空间。对于新生代适用于复制算法，而对于老年代则采取标记-压缩算法。

1.2 复制和标记-压缩算法的区别

乍一看这两个算法似乎并没有多大的区别，都是标记了然后挪到另外的内存地址进行回收，那为什么不同的分代要使用不同的回收算法呢？其实 2 者最大的区别在于前者是用空间换时间后者则是用时间换空间。前者的在工作的时候是不没有独立的“mark”与“copy”阶段的，而是合在一起做一个动作，就叫 scavenge（或 evacuate，或者就叫 copy）。也就是说，每发现一个这次收集中尚未访问过的活对象就直接 copy 到新地方，同时设置 forwarding pointer。这样的工作方式就需要多一份空间。后者在工作的时候则需要分别的 mark 与 compact 阶段，mark 阶段用来发现并标记所有活的对象，然后 compact 阶段才移动对象来达到 compact 的目的。如果 compact 方式是 sliding compaction，则在 mark 之后就可以按顺序一个个对象“滑动”到空间的某一侧。因为已经先遍历了整个空间里的对象图，知道所有的活对象了，所以移动的时候就可以在同一个空间内而不需要多一份空间。所以新生代的回收会更快一点，老年代的回收则会需要更长时间，同时压缩阶段是会暂停应用的，所以给我们应该尽量避免对象出现在老年代。