垃圾收集器与内存分配策略（1）

1.概述

Java内存运行时区域，其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，因此在这几个区域的内存分配和回收都具备确定性。而Java堆和方法区则不一样，一个接口中的多个实现类需要的内存可能也不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的是这部分内存。

2.对象生死

  堆中几乎存放着Java世界中所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象有哪些还”存活”着，哪些已经“死去”

  2.1引用技术算法

  算法如下：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；任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。

  但是Java并没有使用此算法来管理内存，最主要的原因是它很难解决对象之间的相互循环引用的问题。

/**
*testGC()方法被执行后，objA和objB会不会被GC呢？
*
*/
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用点内存，以便能在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;
            //假设在这行发生GC，那么objA和objB是否能被回收？
           System.gc();

}


}

结果是Java虚拟机将它们回收了，从侧面说明虚拟机不使用引用计数算法来判断对象是否存活。

2.2根搜索算法

     Java使用根搜索算法判定对象是否存活。基本思路：通过一系列的名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，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，则证明此对象是不可用的。

    在Java语言中，可以作为GC Roots的对象包括下面几种：

    虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象

   方法区中的类静态属性引用的对象

    方法区中的常量引用的对象

    本地方法栈中JNI（native方法）的引用的对象

 

2.3 再谈引用

在 JDK1.2之后，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）、虚引用（phantom）四种，这四种引用依次变弱。

• 强引用就是指在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。
• 软引用用来描述一些还有用，但并非必需的对象。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并进行第二次回收。如果这次回收还是没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
• 弱引用也是用来描述非必须对象的，但强度更弱一些，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。

虚引用，最弱的引用关系。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希望能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

2.4 生存还是死亡

    在根搜索算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候他们这哪是处于“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：如果对象在进行跟搜索之后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它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()方法已经被调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

    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，并在稍后由一条由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。此处的“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。原因：如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环，将会导致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()方法是对象逃脱死亡的最后一次机会，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——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可。（建议忘掉这个方法，不建议使用）

2.5回收方法区

   很多人认为方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）是没有垃圾收集的，Java虚拟机规范中确实是说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，在方法区进行垃圾收集的效率较低。

   永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。以常量池中字符常量的回收为例，假如一个字符串“abc”已经进入了常量池中，但是当前系统没有一个字符串叫“abc”，就是没有任何对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用这个常量，如果这个时候发生内存回收，这个常量就会被系统清理。

  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”的条件则复杂的多。类需要同时满足一下三个条件才算“无用的类”：

• 该类所有的实例都已经被回收，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，而不是和对象一样，不使用了就必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制等等。