接下来的几篇文章都会围绕：“垃圾收集器与内存分配策略”
一、如何确定对象中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”（可回收）？
1、引用计数法
1.1、概念：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用他时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器值为0的对象就是不可能再被使用的。
1.2、引用计数算法（Reference Counting）的实现简单，判定效率也高，有一些比较著名的应用案例。但是，至少主流的Java虚拟机没有用引用计数法来管理内存，因为他很难解决对象之间相互循环引用的问题。
1.3、Demo证明1.2中java没用引用计数法来管理内存：
如下代码中testGC()方法：对象objA和objB都有字段instance，赋值令objA.instance = objB以及objB.instance = objA，除此之外，这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象已经不可能再被访问，但是他们因为互相引用这对方，导致他们的引用计数都不为0，于是引用计数算法无法通知GC收集器回收他们。
[Java] 纯文本查看 复制代码 package gc;
/**
* testGC方法执行后，objA和objB会不会被GC呢？
*
* @author TongWei.Chen
* @date 2016年12月19日14:48:36
*/
public class ReferenceCountingGC {
public Object instance = null;
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
/**
* 这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便在GC日志中看清楚是否被回收过
*/
private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];
public static void testGC() {
ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
objA = null;
objB = null;
//假设在这一行发生GC，objA和objB能否被回收？
System.gc();
}
public static void main(String[] args) {
testGC();
}
}
运行结果：
2、可达性分析算法
2.1、主流的Java、c#等语言中，都是通过可达性分析（Reachability Analysis）来判断对象是否存活的。
2.2、这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“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（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。
2.3、图示讲解：
如下图对象object5、object6、object7虽然互相有关联，但是他们到GC Roots是不可达的，所以他们被判定为是可回收的对象。
说明：在java语言中，可作为GC Roots的对象包括以下几种：
（1）虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）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（native方法）引用的对象。
二、再谈引用
1.1、无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与“引用”有关。在JDK1.2之前，Java中的引用的定义很传统：若reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，。就称这块内存代表着一个引用。这种定义很纯粹，但是太过狭隘，一个对象在这种定义下只有被引用或者没有被引用两种状态。我们希望能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保留在内存中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是非常紧张，则可以抛弃这些对象。
1.2、在JDK1.2以后，java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）四种，引用强度依次减弱。
（1）强引用就是指程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj = new Object()”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
（2）软引用是用来描述一些还有用但并非必须的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
（3）弱引用也是用来描述非必需对象的，但是他的强度比软引用更弱些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。
（4）虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，他是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
三、生存还是死亡
1.1、即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候他们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那他将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize（）方法，当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没必要执行”。
1.2、如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它，这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待它运行结束，这样做的原因是，若一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环，将很可能会导致F_Queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。
1.3、finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F_Queue中的对象进行第二次小规模的标记，若对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，譬如把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那么第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合；若对象这时候还没逃脱，那基本上它就真的被回收了。
1.4、Demo验证一个对象的finalize()方法被执行，但是对象依然可以存活：
[Java] 纯文本查看 复制代码 package gc;
/**
* 此代码演示了2点：
* 1、对象可以在被GC时自我拯救
* 2、这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次
*
* @author TongWei.Chen
* @date 2016年12月19日16:32:26
*/
public class FinalizeEscapeGC {
public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
/**
* 判断对象是否存活
*/
public void isAlive() {
System.out.println("yes, i am still alive :)");
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("finalize method executed!");
FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
//对象第一次成功拯救自己
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
//因为finalize方法优先级很低，所以暂停1s以等待他
Thread.sleep(1000);
if(SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
//下面这段代码与上面完全相同，但是这次自救却失败了。
//对象第二次成功拯救自己
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
//因为finalize方法优先级很低，所以暂停1s以等待他
Thread.sleep(1000);
if(SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
}
}
运行结果：
finalize method executed!
yes, i am still alive :)
no, i am dead :(
从运行结果可以看出，SAVE_HOOK对象的finalize()方法确实被GC收集器触发过，并且再被收集前成功逃脱了。另外可发现第二次运行一模一样的代码却失败了，这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行动失败了。
1.5、finalize()方法建议大家尽量避免使用，因为它的运行代价昂高，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序，有些教材中描述它适合做“关闭外部资源”之类的工作，这完全是对这个方法用途的一种自我安慰。finalize()方法能做的所有工作，使用try-finally或者其他方式都可以做得更好、更及时。
四、回收方法区
1.1、java虚拟机规范中说可以不要求虚拟机在方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）实现垃圾收集，而且在方法区中进行垃圾收集的“性价比”一半比较低；在堆中，尤其是在新生代中，常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收70%~95%的空间，而永久代（方法区）的垃圾收集效率远低于此。
1.2、永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用类。回收废弃常量与回收java堆中的对象非常类似。以常量池中字面量的回收为例，如：一个字符串“abc”已经进入了常量池中，但是当前系统没有任何一个String对象叫做“abc”的，换句话说，就是没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用了这个字面量，如果这时发生内存回收，而且必要的话，这个abc“常量就会被系统清理出常量池，常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。
1.3、判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”。
（1）该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不存在该类的任何实例。
（2）加载该类的ClassLoader已经被回收
（3）该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象意义，不使用了就必然会回收。
1.4、在大量使用反射、动态代{过}{滤}理、CGLib等ByteCode框架、动态生成JSP这类频繁自定义ClassLoader的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能，以保证永久代不会溢出。
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发表于 2016-12-19 17:21
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发表于 2016-12-20 08:11
