Java虚拟机（四）--垃圾回收
垃圾回收
java基于内存的动态分配，回收也是自动且动态回收。
因java程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈均伴随线程产生而产生，线程销毁而销毁。栈帧的内存基本是类加载后确定的，大多不考虑这部分的内存回收。
而java堆以及方法区不同的是，我们只有在运行时才能知道会创建哪些对象，这部分内存是动态分配的，因而采用动态回收机制。
一、堆内存分配
1 对象优先在Eden区分配
当Eden区没有足够的空间时，虚拟机进行一次MinorGC
java虚拟机又分为新生代GC和老年代GC
- 新生代GC（Minor GC）:指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC非常频繁，回收速度一般也比较快。
- 老年代GC（Major GC/Full GC）:指发生在老年代的GC，出现了Major GC经常会伴随至少一次的Minor GC（并非绝对），Major GC的速度一般会比Minor GC的慢10倍以上
测试：
添加参数： -XX:+PrintGCDetails
从上图我们可以看出eden区内存几乎已经被分配完全（即使程序什么也不做，新生代也会使用至少2000多k内存）。假如我们再为allocation2分配内存会出现什么情况呢？
简单解释一下为什么会出现这种情况： 因为给allocation2分配内存的时候eden区内存几乎已经被分配完了，我们刚刚讲了当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC.GC期间虚拟机又发现allocation1无法存入Survior空间，所以只好通过 分配担保机制 把新生代的对象提前转移到老年代中去，老年代上的空间足够存放allocation1，所以不会出现Full GC。执行Minor GC后，后面分配的对象如果能够存在eden区的话，还是会在eden区分配内存。可以执行如下代码验证：
2 大对象直接进入老年代
大对象就是需要大量连续内存空间的对象（比如：字符串、数组）。
为什么要这样呢？
为了避免为大对象分配内存时由于分配担保机制带来的复制而降低效率。
3 长期存活的对象将进入老年代
既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别那些对象应放在新生代，那些对象应放在老年代中。为了做到这一点，虚拟机给每个对象一个对象年龄（Age）计数器。
如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然能够存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为1.对象在 Survivor 中每熬过一次 MinorGC,年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。
4.垃圾收集器堆中几乎放着所有的对象实例，对堆垃圾回收前的第一步就是要判断那些对象已经死亡（即不能再被任何途径使用的对象）。
1、引用计数算法
给对象添加一个引用计数器，当对象被一个地方引用，则计数器加一；当引用失效时，计数器减一。当计数器为0时，对象为不可用，需要被清除。
缺点是两个相互引用的对象，虽然对象已无其它引用，但是也不能被清除，GC无法回收它们
2、可达性分析算法
使用GC roots 对象作为起点，从该节点向下搜索的路径称为引用链。当对象与GC roots之间没有任何引用链相连时，该对象为不可用。
可以作为GC roots 对象的几种情况：
- 虚拟机栈中引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
- 本地方法栈中JNI（native方法）引用的对象
- 方法区中类静态属性引用的对象
- 类加载器
- 线程
3、finalize()方法最终判定对象是否存活
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，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历再次标记过程。
标记的前提是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。
- 第一次标记并进行一次筛选
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finzlize方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”，对象被回收。
- 第二次标记
如果这个对象被判定为有必要执行finalize（）方法，那么这个对象将会被放置在一个名为：F-Queue的队列之中，并在稍后由一条虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。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，如果一个对象finalize（）方法中执行缓慢，或者发生死循环（更极端的情况），将很可能会导致F-Queue队列中的其他对象永久处于等待状态，甚至导致整个内存回收系统崩溃。
finalize（）方法是对象脱逃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标记，如果对象要在finalize（）中成功拯救自己----只要重新与引用链上的任何的一个对象建立关联即可，譬如把自己赋值给某个类变量或对象的成员变量，那在第二次标记时它将移除出“即将回收”的集合。如果对象这时候还没逃脱，那基本上它就真的被回收了。
见示例程序：
4 如何判断一个常量是废弃常量
运行时常量池主要回收的是废弃的常量。那么，我们如何判断一个常量是废弃常量呢？
假如在常量池中存在字符串 "abc"，如果当前没有任何String对象引用该字符串常量的话，就说明常量 "abc" 就是废弃常量，如果这时发生内存回收的话而且有必要的话，"abc" 就会被系统清理出常量池。
5 如何判断一个类是无用的类
方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？
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” ：
- 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。
- 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
- 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”，而并不是和对象一样不使用了就会必然被回收。
三引用的分类，该4中分类中引用的强弱递减
1、强引用
是通过new 产生的对象，即Object obj = new Object（），该引用类型引用的对象永远不会被回收。
2、软引用
用于描述非必须但有用的对象，在可能发生内存溢出之前，会将对象列入回收范围。
3、弱引用
用于描述非必需的对象，在下次垃圾回收时，不管内存是否足够，均会清除该类对象。
4、虚引用
最弱的一种引用，无法通过虚引用获取一个对象。
四、垃圾回收算法
1、标记清除算法
标记清除算法指“标记”和"清除”两个过程，首先对需要回收的对象进行标记，在标记后同一回收所有被标记的对象。
这种算法会产生大量的碎片，导致需要分配较大内存时，不得不提前出发下一次垃圾回收，并且标记和清除两个过程效率较低。
2、复制算法
为了解决标记清除算法引出的缺点，复制算法得以出现。
复制算法首先将内存一分为二，每次只用一块，当一块用完了，将还需要使用的对象复制到另一块，然后对已使用的内存进行清理。
这样使得内存可用范围缩小了一半。
目前主流的虚拟机，一般讲内存分为三部分 80%的Eden和两个较小占10%的survivor区，这样分布是基于新生代98%的对象都要回收，所以每次只浪费10%的survivor区域，如果某次回收的对象超过10%，需要依赖其它内存分配担保。
3、标记整理算法
当有对象存活率较高时，进行复制操作，效率会降低。针对老年代提出了另一种算法：“标记整理”。
顾名思义，我们先对需要清除的对象进行标记，然后对对象进行整理，使所有对象向一端移动，然后清除边界以外的内存。
4、分代收集算法
目前商业主流虚拟机均采用该类算法，根据对象存活周期将内存区域分为几块，在新生代中，对象更新较快，因而选用复制算法。老年代中，对象回收率较高，因而采用“标记-清除”或“标记-整理”算法进行回收。
