java垃圾回收机制
1、什么是垃圾回收?
程序的运行必然需要申请内存资源，无效的对象资源如果不及时处理就会一直占有内存资源，最终将导数内存溢出，所以内存资源的管是非常重要了。
1.1、C/C++语言的垃圾回收
在C/C++语言中，没有自动垃圾回收机制，是通过new关键字申请内存资源，通过 delete关键字释放内存资源。
如果，程序员在某些位置没有写 delete进行释放，那么申请的对象将一直占用内存资源，最终可能会导数内存溢出
1.2、Java语言的垃圾回收
为了让程序员更专注于代码的实现，而不用过多的考虑内存释放的问題，所以，在java语言中，有了自动的垃圾回收机制，也就是我们熟悉的GC。
有了垃圾回收机制后，程序员只需要关心内存的申请即可，内存的释放由系统自动识别完成。
换句话说，自动的垃圾回收的算法就会变得非常重要了，如果因为算法的不合理，导致内存资源一直没有释放，同样也可能会导致内存溢出的。
当然，除了Java语言，C＃、 Python等语言也都有自动的垃圾回收机制
2、垃圾回收的常见算法
自动化的管理内存资源，垃圾回收机制必须要有一套算法来进行计算，哪些是有效的对象，哪些是无效的对象，对于无效的对象就要进行回收处理
常见的垃极回收算法有:引用计数法、标记清除法、标记压缩法、复制算法、分代算法等。
2.1、引用计数法
引用计数是历史最悠久的种算法，最早 George E. Collins在1960的时候首次提出，50年后的今天，该算法依然被很多编程语言使用。
2.1.1、原理
假设有一个对象A，任何一个对象对A的引用，那么对象A的引用计数器+1，当引用失败时，对象A的引用计数器
就-1，如果对象A的计数器的值为0，就说明对象A没有引用，可以被回收
2.1.2、优缺点
优点：
- 实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数是否为0，就可以直接回收。
- 在垃圾回收过程中，应用无挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报 outofmember错误。
- 区域性，更新对象的计数时，只是影响到该对象，不会担描全部对象
缺点：
- 每次对象被引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。
- 浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。
- 无法解决循环引用回题。(最大的缺点)
ps:什么是循环引用？
public class CycleIndex { public static void main(String[] args) { TestA a = new TestA(); TestB b = new TestB(); a.b = b; b.a = a; a = null; b = null; } } class TestA{ public TestB b; } class TestB{ public TestA a; }
虽然a 和 b 都设置为了null，但是由于a 和 b都存在循环引用，这样a和b永远不会被回收
2.2、标记清除法
标记清除法是将垃圾回收分为两个阶段，分别是标记和清除
- 标记：从根节点开始标记引用的对象
- 清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象
2.2.1、原理
这张图代表的是程序运行期间所有对象的状恋，它们的标志位全部是0(也就是未标记，以下默认0就是末标记，1为已标记)，假设这会儿有效内存空间耗尽了，JVM将会停止应用程序的运行并开启GC线程，然后开始进行标记工作，按照根搜索算法，标记完以后，对象的状态如下图。
可以看到，根据搜索算法，所有从root对象可到达的对象被标记为了存活对象，此时已经完成了第一阶段的标记，那么清除完成以后剩下的对象以及对象的状态如下图所示
可以看到被标记的对象将会被回收清楚掉，而被标记的对象会被留下，而且会将标记为重新归零，然后唤醒沉睡的线程程序，让程序继续运行
2.2.2、优缺点
可以看到，标记清除算法解决了引用计数算法中的循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收
同样，标记清除法也是有缺点的:
- 效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常的差的。
- 通过标记清除法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的。
2.3、标记压缩算法
标记压缩法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后清理边界以外的垃极，从而解决了碎片化的问题。
2.3.1、原理
回收前的状态
回收后的状态
2.3.2、优缺点
优缺点同标记清除算法，解决了标记清除算法的问题，同时标记压缩算法多了一部，对象移动内存的步骤，其效率也有一定的影响
2.4、复制算法
复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只使用其中的一块，在垃圾回收的时候，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该满状态的空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收
如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象较少，这种情况下适合使用该算法并且小懒虫比较高，反之则不适用
回收前的状态
form to
回收后的状态
to from
2.4.1、JVM中的年轻代的内存空间
1. 在GC开始的时候，对家只会存在于Eden区和名为"From"的 Survivor区， Survivor区＂To＂是空的。
2. 紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到"To"，而在"From"区中，仍存活的对象会根据他们的
年龄信来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过 -XX: MaxTenuringThreshold:来设置的对象会被移动
到移动到老年代中，没有达到阈值的对象会复制"To"区域
3. 经过这GC后，Eden区和From区已清空，这个时候，"From"和"To"会交换他们的角色，也就是新的"To"就是上次GC前的"From"，新的＂From"就是上次GC的"To"。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空
4.GC会一自重复这样的过程，直到"To"区被填满，"To"区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。
2.4.2、优缺点
优点：
- 在垃圾对象夺得情况下，效率较高
- 清理后，内存无碎片
缺点：
- 在垃圾对象少的情况下，不适用，如老年代内存
- 分配的两块内存空间，在同一时刻，只能使用一半，内存的使用率较低
2.5、分代算法
前面介绍了多种回收算法，每一种都有自己的优点缺点，所以可以根据回收对象来选择垃圾回收策略
分代算法就是这样，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代适合用复制算法，老年代适合用标记清除或者标记压缩算法
3、垃圾收集以及内存分配
前面我们讲了垃圾回收的算法，还需要有具体的实现，在jvm中，实现了多种拉圾收集器，包括:串行垃圾收集器、并行垃圾收集器、CMS(并发)垃圾收集、G1垃圾收集器
3.1、串行垃圾收集器
串行垃圾收集器，是指使用单线程进行垃圾回收，垃圾回收时，只有一个线程在工作，井且java应用中的所有线程
都要暂停，等待垃圾回收的完成。这种现象称之为STW( Stop-the- World)。
对于交互性较的应用而言，这种拉圾收集器是不能够接受的。
一般在javaweb应用中是不会采用该收集器的。
模拟垃圾回收
public class TestGC { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ArrayList<Object> list = new ArrayList<Object>(); while(true){ int sleep = new Random().nextInt(100); if(System.currentTimeMillis()%2==0){ list.clear(); }else{ for (int i = 0; i < 10000; i++) { Properties properties = new Properties(); properties.put("ket"+i,"value"+i+System.currentTimeMillis()); list.add(properties); } } Thread.sleep(sleep); } } }
3.1.2、设置垃圾回收为串行收集器
在程序运行参数中添加以下两个参数
- -XX:+UseSerialGC
- 指定年轻代和老年代都使用串行垃圾收集器
- -XX:+PrintGCDetails
- 打印垃圾回收的详细信息
#测试GC，将堆的初始和最大内存都设置为16m -XX:+UseSerialGC -XX:+PrintGCDetails -Xms16m -Xmx16m
可以看到以下信息
