垃圾回收

YVKG

先来讲一下垃圾回收的前置知识。

1.Java内存划分

2.Java堆

3.Minor GC与Full GC

4.Java引用的四种状态

5.Java对象在内存中的3种状态

1.Java内存划分


上面这张图就是jvm运行时的状态。具体划分为如下5个内存空间：

1-3为线程私有，4-5为线程共享

1、程序计数器：为了线程切换后能恢复到正确的执行位置。线程私有
2、Java虚拟机栈：虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：方法被调用时创建栈帧-->局部变量表->局部变量、对象引用。线程私有
3、本地方法栈：为虚拟机执使用到的Native方法服务。线程私有
4、Java堆：存放所有new出来的东西，在虚拟机启动时创建，垃圾收集器管理的主要区域。线程共享
5、方法区：存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态常量、静态方法等。线程共享
   5、1运行时常量池（方法区的一部分）
2.Java堆

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称谓“GC堆”。从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代：在细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

3.Minor GC 与 Full GC
Minor GC：
简述：Minor GC是发生在【新生代】中的垃圾收集动作，采用的是【复制算法】，因为Java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快。

详述：对象在Eden和From区出生后，在经过一次Minor GC后，如果对象还存活，并且能够被to区所容纳，那么在使用【复制算法】时这些存活对象就会被复制到to区域，然后清理掉Eden区和from区，并将这些对象的年龄设置为1，以后对象在Survivor区每熬过一次Minor GC，就将对象的年龄+1，当对象的年龄达到某个值时（默认是15岁，可以通过参数 --XX:MaxTenuringThreshold设置），这些对象就会成为老年代。

但这也是不一定的，对于一些较大的对象（即需要分配一块较大的连续内存空间）则是直接进入老年代

Full GC：
简述：Full GC是发生在【老年代】的垃圾收集动作，采用的是【标记-清除/整理算法】，速度慢，一般会比Minor GC的速度慢10倍以上。

详述：【老年代】里的对象几乎都是在Survivor区熬过来的，不会那么容易死掉。因此Full GC发生的次数不会有Minor GC那么频繁，并且做一次Full GC要比做一次Minor GC的时间要长。

另外，如果采用的是【标记-清除算法】的话会产生许多碎片，此后如果需要为较大的对象分配内存空间时，若无法找到足够的连续的内存空间，就会提前触发一次GC。

4.Java引用的四种状态
强引用：

　　用的最广。我们平时写代码时，new一个Object存放在堆内存，然后用一个引用指向它，这就是强引用。

　　如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

软引用：

　　如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够时，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。（备注：如果内存不足，随时有可能被回收。）

　　只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

弱引用：

　　弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。

　　每次执行GC的时候，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

虚引用：

　　“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

5.Java对象在内存中的3种状态
（1）可达的：

　　Java对象被创建后，如果被一个或多个变量引用，那就是可达的。即从根节点可以触及到这个对象。

　　其实就是从根节点扫描，只要这个对象在引用链中，那就是可触及的。

（2）可恢复的：

　　Java对象不再被任何变量引用就进入了可恢复状态。

　　在回收该对象之前，该对象的finalize()方法进行资源清理。如果在finalize()方法中重新让变量引用该对象，则该对象再次变为可达状态，否则该对象进入不可达状态

（3）不可达的：

　　Java对象不被任何变量引用，且系统在调用对象的finalize()方法后依然没有使该对象变成可达状态（该对象依然没有被变量引用），那么该对象将变成不可达状态。

　　当Java对象处于不可达状态时，系统才会真正回收该对象所占有的资源。

-----------------------------------OK，下面开始正式讲垃圾回收---------------------------------------------
GC垃圾回收
现在有4个问题

1.什么是垃圾回收？
2.如何判断对象是否可回收？
3.用什么方法回收？
4.什么时候回收？
1.什么是垃圾回收?
在java中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在JVM中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前堆内存不足时，才会触发执行，扫面那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合中，进行回收。

2.如何判断对象是否可回收？
2.1引用计数算法：
概念：

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

但是：

　　主流的java虚拟机并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。

优点：

　　算法的实现简单，判定效率也高，大部分情况下是一个不错的算法。很多地方应用到它

缺点：

引用和去引用伴随加法和减法，影响性能

致命的缺陷：对于循环引用的对象无法进行回收

2.2可达性算法：（jvm采用的算法）
概念：

这个算法的基本思路就是通过一系列的称谓“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，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。

可达性分析：



　　从根（GC Roots）的对象作为起始点，开始向下搜索，搜索所走过的路径称为“引用链”，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的概念来讲，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。

2.2.1什么可以当GC Roots?
在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：
1.虚拟机栈（栈帧中本地变量表）中引用的对象。

2.方法区中类静态属性引用的对象。

3.方法区中常量引用的对象。

4.本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

3.用什么方法回收？
这里分为【垃圾方法】和 【垃圾收集器】

垃圾收集算法是内存回收的【方法论】，垃圾收集器就是内存回收的【具体实现】

3.1 垃圾收集算法
图都是自己用EXCEL画的，如果有错误，请指出。

3.1.1 标记-清除算法（Mark-Sweep）


概念：

分为“标记”和“清除”两个阶段

缺点：

1、标记和清除的过程效率不高（标记和清除都需要从头遍历到尾）

2、标记清除后会产生大量不连续的碎片。

3.1.2 复制算法（Copying）


概念：

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的存活对象复制到未使用的内存块中，然后清除正在使用的内存块中的所有对象。

适用于对象存活率低的场景（新生代）

优点：

这样使得每次都是对整个半区进行回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等情况

只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行效率高

缺点：空间的浪费

3.1.3 标记-整理算法（Mark-Compact）


概念：

标记过程任然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

适用于对象存活率高的场景（老年代）

优点：

　　不会产生内存碎片。

缺点：

　　在标记的基础之上还需要进行对象的移动，成本相对较高，效率也不高。

3.1.4 分代收集算法（Generational Collection）
概念：

当前商业虚拟机的GC都是采用的“分代收集算法”，这并不是什么新的思想，只是根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块儿。一般是把Java堆分为新生代和老年代：短命对象归为【新生代】，长命对象归为【老年代】。

新生代：

每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用【复制算法】，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。

老年代：

老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它就行分配担保，就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。

3.2垃圾收集器
垃圾收集算法是内存回收的【方法论】，垃圾收集器就是内存回收的【具体实现】

Serial 收集器

ParNew 收集器

Parallel Scavenge收集器

CMS收集器（Concurrent MarkSweep）

G1收集器（Garbage-First）

// TODO 补充各个收集器原理

4.垃圾回收动作何时执行？
当年轻代内存满时，会引发一次普通GC，该GC仅回收年轻代。需要强调的时，年轻代满是指Eden代满，Survivor满不会引发GC

当年老代满时会引发Full GC，Full GC将会同时回收年轻代、年老代

当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载