了解java虚拟机—垃圾回收算法（5）

引用计数器法（Reference Counting）

引用计数器的实现很简单，对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A不可能再被使用。

存在的问题：

l 无法处理循环引用，当对象A持有对象B的引用并且对象B持久对象A的引用，此时对象A和对象B的引用计数器都不为0。但是在系统中，却不存在任何第3个对象引用个A或B，此时A与b应该被回收，由于对象之间的相互引用导致垃圾回收期无法识别，引起内存泄漏。

l 引用计数器要求在每次引用产生和消除的时候，引用计数器需要加1或者减1对系统性能有一定影响。

由于以上原因JAVA并未采用此算法作为垃圾回收的算法

标记清除法（Mark-Sweep）

标记清除法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象（通过根对象进行引用搜索，最终可以到达的对象）。因此未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

存在的问题：

l 标记清除算法可能产生空间碎片，回收后空间不是连续的，在对象的对空间分配过程中，尤其是大对象的内存分配，不连续内存空间会造成性能损耗。

复制算法（Copying）

将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中存活的对象复制到未使用的内存快中，之后清除正在使用的内存块中的对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。复制算法可以确保内存空间是没有碎片的，但是复制算法的代价却是将系统内存折半。

JAVA新生代垃圾回收

Java新生代的串行垃圾回收器中，使用了复制算法的思想。新生代分为eden、from、to三部分空间。其中from和to空间可以视为用于复制的两块大小相同、地位相等、且角色可互换的内存块。From和to空间也成为survivor空间（s1、s0），即幸存者空间，哟关于存放末被回收的对象。

在垃圾回收时，eden空间中的存活对象会被复制到未使用的survivor空间中（假设是to），正在使用的survivor空间（假设是from）中的年轻对象也会被复制到to空间中（大对象，或者老年对象会直接进入老年代，如果to空间占满，则对象也会直接进入老年代）。并且年龄加一。此时eden空间与from空间中的剩余对象则是垃圾对象，直接清空，to空间则存放此次回收后的存活对象。

标记压缩法（Mark-Compact）

复制算法的高效性是建立在存活对象少，垃圾对象多的前提下。但是老年代更常见的情况是大部分对象是存活对象，所以老年代采用了标记压缩算法。和标记清除算法一样，它也需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后它并不是简单的清除未标记对象，而是将所有的存活对象压缩在内存的一端，之后清理边界外所有的空间。标记压缩算法也可以成为标记清除压缩（MarkSweepCompact）

分代算法

将内存区间根据对象的特点分成几块，根据每块内存区间的特点，使用不同的回收算法，以提高回收的效率。JAVA虚拟机会将所有新建对象放入新生代内存区域(除超过PretenureSizeThreshold参数限制的大对象直接进入老年代)，新生代的特点是新建对象很快会被回收，所以新生代采用复制算法较为合适。当一个对象经过几次垃圾回收后依然存活（每次年龄+1通过MaxTenuringThreshold参数可设置当年龄达到N时移入老年代），对象将会被放入老年代内存。在老年代中，几乎所有对象都是经过几次垃圾回收后依然存活的，因此，可以认为这些对象在一段时间内，甚至在应用程序的整个生命周期中，将是常驻内存的。根据分代思想，可以对老年代的回收使用与新生代不同的标记压缩算法。JVM为了支持新生代高频率的回收使用了一种叫做卡表（Card Table）的数据接口，卡表为一个比特集合，每一个比特位可以用来表示老年代某一区域是否有新生代的引用。这样新生代GC时只需要先扫描卡表，当卡表的标记为1时，才需要扫描相应区域的老年代对象。卡表中每一位表示老年代4k的空间。

分区算法

分区算法将整个堆划分成连续的不同小区间，每一个小区间都是独立使用独立回收。这种算法可以控制一次回收多少个小区域。

判断是否回收

可触及性可以包含以下3种状态

l 可触及：从根节点开始，可以到达这个对象。

l 可复活：对象的所有引用被释放，但对象有可能在finalize()方法中复活。

l 不可触及：对象的finalize()函数被调用，并且没有复活。Finalize只能被调用一次

以上三种状态中，只有对象不可触及才可以被回收。

对象的复活

package com.hl.gc;
 
public class ReliveObj {
    public static ReliveObj obj;
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        obj = this;
    }
 
    @Override
    public String toString() {
        return "relive";
    }
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        obj = new ReliveObj();
        obj = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(10000);
        String str;
        str = obj!=null?"可用":"不可用";
        System.out.println("Relive obj"+str);
        System.out.println("第二次 gc");
        obj = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(10000);
        str = obj!=null?"可用":"不可用";
        System.out.println("Relive obj"+str);
    }
}

不推荐使用finalize方法释放资源，因为finalize方法可能发生引用外泄，在无意中无货对象，而且finalize是被系统调用的，调用时间是不明确的，因此不是一个好的释放资源方案，推荐使用try-catch-finallly进行释放资源。

引用和GC回收强度

Java 7之基础 - 强引用、弱引用、软引用、虚引用

l 强引用(StrongReference)

强引用是最普遍的引用，强引用可直接访问目标对象，强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收，即使抛出OOM异常也不会回收强引用所指向的对象。强引用可能会造成内存溢出。

l 软引用（SoftReference）

GC未必会回收软引用的对象，但是当内存不足时，软引用对象会被回收。所以软引用不会引起内存溢出（通常用来作为缓存使用）。

l 弱引用(WeakReference)

在GC回收时，只要发现弱引用，不管系统的堆使用情况如何，都会将对象回收。但是由于回收器的线程通常优先级较低，因此并不一定能很快地发现持有弱引用的对象。（通常也作为缓存使用）

l 虚引用（PhantomReference）

一个持有虚引用的对象和没有引用几乎是一样的，随时可能被垃圾回收器回收。当试图通过虚引用的get()方法取得强引用时，总是会失败。并且，虚引用必须和引用队列一起使用，它的作用在于跟踪垃圾回收过程。当GC准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象后，将这个虚引用加入引用队列，已通知应用程序对象的回收情况。

垃圾回收的停顿现象:Stop-The-World

为了让垃圾回收器可以正常且高效的执行，大部分情况下，会要求系统进入一个停顿状态。停顿的目的是终止所有应用线程的执行，只有这样，系统中才不会产生新的垃圾，同时停顿保证了系统状态在某一个瞬间的一致性，有益于GC更好的标记垃圾对象。因此，在垃圾回收时，都会产生应用程序的停顿(STW)，停顿产生时，整个应用程序会被卡死，没有任何响应。