【JVM】02垃圾回收机制

垃圾回收

垃圾回收策略https://blog.csdn.net/u010425776/article/details/51189318

程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈都是线程私有的，也就是每条线程都拥有这三块区域，而且会随着线程的创建而创建，线程的结束而销毁。那么，垃圾收集器能够清楚地知道何时清扫这三块区域中的哪些数据。

然而，堆和方法区中的内存清理工作就没那么容易了。

1、判断无效对象

在对堆进行对象回收之前，首先要判断哪些是无效对象。我们知道，一个对象不被任何对象或变量引用，那么就是无效对象，需要被回收。一般有两种判别方式：

引用计数法
每个对象都有一个计数器，当这个对象被一个变量或另一个对象引用一次，该计数器加一；若该引用失效则计数器减一。当计数器为0时，就认为该对象是无效对象。
可达性分析法
所有和GC Roots直接或间接关联的对象都是有效对象，和GC Roots没有关联的对象就是无效对象。
GC Roots是指：
1. Java虚拟机栈所引用的对象(栈帧中局部变量表中引用类型的变量所引用的对象)
2. 方法区中静态属性引用的对象
3. 方法区中常量所引用的对象
4. 本地方法栈所引用的对象
  PS：注意！GC Roots并不包括堆中对象所引用的对象！这样就不会出现循环引用。

两者对比：
引用计数法虽然简单，但存在一个严重的问题，它无法解决循环引用的问题。
因此，目前主流语言均使用可达性分析方法来判断对象是否有效。

2、回收算法

垃圾收集算法

现在我们知道了判定一个对象是无效对象、判定一个类是废弃类、判定一个常量是废弃常量的方法，也就是知道了垃圾收集器会清除哪些数据，那么接下来介绍如何清除这些数据。

1. 标记-清除算法

首先利用刚才介绍的方法判断需要清除哪些数据，并给它们做上标记；然后清除被标记的数据。

分析：
这种算法标记和清除过程效率都很低，而且清除完后存在大量碎片空间，导致无法存储大对象，降低了空间利用率。

2. 复制算法

将内存分成两份，只将数据存储在其中一块上。当需要回收垃圾时，也是首先标记出废弃的数据，然后将有用的数据复制到另一块内存上，最后将第一块内存全部清除。

分析：
这种算法避免了碎片空间，但内存被缩小了一半。
而且每次都需要将有用的数据全部复制到另一片内存上去，效率不高。

解决空间利用率问题：
在新生代中，由于大量的对象都是“朝生夕死”，也就是一次垃圾收集后只有少量对象存活，因此我们可以将内存划分成三块：Eden、Survior1、Survior2，内存大小分别是8:1:1。分配内存时，只使用Eden和一块Survior1。当发现Eden+Survior1的内存即将满时，JVM会发起一次MinorGC，清除掉废弃的对象，并将所有存活下来的对象复制到另一块Survior2中。那么，接下来就使用Survior2+Eden进行内存分配。

通过这种方式，只需要浪费10%的内存空间即可实现带有压缩功能的垃圾收集方法，避免了内存碎片的问题。

但是，当一个对象要申请内存空间时，发现Eden+Survior中剩下的空间无法放置该对象，此时需要进行Minor GC，如果MinorGC过后空闲出来的内存空间仍然无法放置该对象，那么此时就需要将对象转移到老年代中，这种方式叫做“分配担保”。

什么是分配担保？
当JVM准备为一个对象分配内存空间时，发现此时Eden+Survior中空闲的区域无法装下该对象，那么就会触发MinorGC，对该区域的废弃对象进行回收。但如果MinorGC过后只有少量对象被回收，仍然无法装下新对象，那么此时需要将Eden+Survior中的所有对象都转移到老年代中，然后再将新对象存入Eden区。这个过程就是“分配担保”。

3. 标记-整理算法

在回收垃圾前，首先将所有废弃的对象做上标记，然后将所有未被标记的对象移到一边，最后清空另一边区域即可。

分析：
它是一种老年代的垃圾收集算法。老年代中的对象一般寿命比较长，因此每次垃圾回收会有大量对象存活，因此如果选用“复制”算法，每次需要复制大量存活的对象，会导致效率很低。而且，在新生代中使用“复制”算法，当Eden+Survior中都装不下某个对象时，可以使用老年代的内存进行“分配担保”，而如果在老年代使用该算法，那么在老年代中如果出现Eden+Survior装不下某个对象时，没有其他区域给他作分配担保。因此，老年代中一般使用“标记-整理”算法。

4. 分代收集算法

将内存划分为老年代和新生代。老年代中存放寿命较长的对象，新生代中存放“朝生夕死”的对象。然后在不同的区域使用不同的垃圾收集算法。