java垃圾回收

关于垃圾回收，首先要解决的问题是 如何知道哪些对象需要回收

目前有两种算法

1 引用计数法

每个对象上都有一个引用计数，对象每被引用一次，引用计数器就+1，对象引用被释放，引用计数器-1，直到对象的引用计数为0，对象就标识可以回收，

但是这个算法有明显的缺陷，对于循环引用的情况下，循环引用的对象就不会被回收

2 root搜索算法

在java中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

• 虚拟机栈中的引用对象
• 方法区中的类静态属性引用的对象
• 方法区的常量引用的对象
• 本地方法栈JNI的引用对象

Jvm在确定是否回收的对象的时候采用的是root搜索算法来实现。

 

在root搜索算法的里面，我们说的引用这里都指定的是强引用关系。所谓强引用关系，就是通过用new 方式创建的对象，并且显示关联的对象

Object obj = new Object();

以上就是代表的是强引用关系，变量obj 强引用了 Object的一个对象。

java里面有四种应用关系，从强到弱分别为：

Strong Reference（强引用) –>Weak Reference (弱引用） -> Soft Reference（软引用） – > Phantom Reference（引用）

 

Strong Reference ： 只有在引用对象root不可达的情况下才会标识为可回收，垃圾回收才可能进行回收

Weak Reference ：即使在root算法中 其引用的对象root可达到，但是如果jvm堆内存 不够的时候，还是会被回收，jkd1.2 后，WeakReference类实现弱引用

Soft Reference ： 无论其引用的对象是否root可达，在响应内存需要时，由垃圾回收判断是否需要回收，jkd1.2 后，softReference类实现弱引用

Phantom Reference ：在回收器确定其指示对象可另外回收之后，被加入垃圾回收队列，jkd1.2 后，PhantomReference类实现弱引用

 

二 典型的垃圾回收分算法

 

　　1.  Mark-Sweep（标记-清除）算法

　　这是最基础的垃圾回收算法，之所以说它是最基础的是因为它最容易实现，思想也是最简单的。标记-清除算法分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象，清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。

　　标记-清除算法实现起来比较容易，但是有一个比较严重的问题就是容易产生内存碎片，碎片太多可能会导致后续过程中需要为大对象分配空间时无法找到足够的空间而提前触发新的一次垃圾收集动作。

　　2.  Copying（复制）算法

　　为了解决Mark-Sweep算法的缺陷，Copying算法就被提了出来。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉，这样一来就不容易出现内存碎片的问题。

　　这种算法虽然实现简单，运行高效且不容易产生内存碎片，但是却对内存空间的使用做出了高昂的代价，因为能够使用的内存缩减到原来的一半。

　　很显然，Copying算法的效率跟存活对象的数目多少有很大的关系，如果存活对象很多，那么Copying算法的效率将会大大降低。

　　3.  Mark-Compact（标记-整理）算法

　　为了解决Copying算法的缺陷，充分利用内存空间，提出了Mark-Compact算法。该算法标记阶段和Mark-Sweep一样，但是在完成标记之后，它不是直接清理可回收对象，而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存

　　4.  Generational Collection（分代收集）算法

　　分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收，而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收，那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

　　目前大部分垃圾收集器对于新生代都采取Copying算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，也就是说需要复制的操作次数较少，但是实际中并不是按照1：1的比例来划分新生代的空间的，一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。

　　而由于老年代的特点是每次回收都只回收少量对象，一般使用的是Mark-Compact算法。

　　注意，在堆区之外还有一个代就是永久代（Permanet Generation），它用来存储class类、常量、方法描述等。对永久代的回收主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。

 

 三 .典型的垃圾收集器

 

垃圾收集算法是 内存回收的理论基础，而垃圾收集器就是内存回收的具体实现。下面介绍一下HotSpot（JDK 7)虚拟机提供的几种垃圾收集器

 

如图展示了不同分代的收集器，如果两个收集器间存在连线，就说明他们可以搭配使用。

　　1.Serial/Serial Old

　　Serial/Serial Old收集器是最基本最古老的收集器，它是一个单线程收集器，并且在它进行垃圾收集时，必须暂停所有用户线程。Serial收集器是针对新生代的收集器，采用的是Copying算法，Serial Old收集器是针对老年代的收集器，采用的是Mark-Compact算法。它的优点是实现简单高效，但是缺点是会给用户带来停顿。

　　2.ParNew

　　ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本，使用多个线程进行垃圾收集。

　　3.Parallel Scavenge

　　Parallel Scavenge收集器是一个新生代的多线程收集器（并行收集器），它在回收期间不需要暂停其他用户线程，其采用的是Copying算法，该收集器与前两个收集器有所不同，它主要是为了达到一个可控的吞吐量。

　　4.Parallel Old

　　Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本（并行收集器），使用多线程和Mark-Compact算法。

　　5.CMS

　　CMS（Current Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，它是一种并发收集器，采用的是Mark-Sweep算法。（其中初始标记和重新标记这两个步骤需要stop the world，并发标记都和并发清除的过程中，收集器线程可以与用户线程一起工作）

　　6.G1

　　G1收集器是当今收集器技术发展最前沿的成果，它是一款面向服务端应用的收集器，它能充分利用多CPU、多核环境。因此它是一款并行与并发收集器，并且它能建立可预测的停顿时间模型。

 四 内存分配

 

　　Java体系中所提倡的自动内存管理最终可以归结为自动化的解决两个问题：给对象分配内存以及回收分配给对象的内存，关于回收内存的这点，如上总结，现在我们一起探讨一下如何给对象分配内存。

　　分配的规则并不是百分百固定的，其细节取决于当前使用哪种垃圾收集器组合，还有虚拟机中内存相关的参数设置。

• 　大多数情况下，对象新生代Eden区中分配
• 　大对象直接进入老年代，虚拟机提供了一个-XX：PretenureSizeThreshold 参数，令大于这个设置值的对象直接在老年代中分配，这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor　　   区之间发生大量的内存拷贝。
•    长期存活的对象将进入老年代，对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过-XX：MaxTenuringThreshold 来设置。

注：本篇内容整理自《深入理解Java虚拟机》