jvm（四）：垃圾回收

垃圾回收我们主要从以下三个方面进行描述

垃圾对象的判断

目前判断对象为垃圾对象有两种方法：引用计数法，可达性分析法，目前普遍是的是可达性分析法

可达性分析法的实现原理：

定义gcroot一直往下找，如果能找到对象，证明该对象在使用，如果找不到该对象，标记该对象应该回收。上图中栈作为gcroot只是其中一种情况，可作为gcroots的对象有虚拟机栈（栈帧中的局部变量表），方法区的类属性所引用的对象，方法区中常量所引用的对象，本地方法栈中引用的对象。

引用计数法的实现原理：

在对象中添加一个引用计数器，当有地方引用这个对象的时候引用计数器的值就+1，当引用失效的时候，计数器的值就-1，问题就是，如果a、b引用断开，这时候A、B对象计数器的值都是1，所以当循环引用的时候，不能进行垃圾回收。我们可通过代码试验此过程，注意我们需要配置以下虚拟机参数才可以看到垃圾回收日志：

垃圾回收算法

常见的垃圾回收算法有标记-清除算法，复制算法，标记-整理算法，分代收集算法。

标记清除算法：

此算法分为两个阶段，标记阶段（找到所有可访问的对象进行标记）和清除阶段（遍历堆把未被标记的对象清除）

此算法主要存在两方面的问题，效率问题和空间问题。这样会使不连续的空间越来越多，实在找不到空间的时候回触发再一次的垃圾回收。

标记整理算法

标记整理算法可以说是标记清除算法的升级版，标记整理算法也分为两个阶段，标记和整理，标记阶段是和标记清除算法的第一阶段一模一样的，均是遍历GC Roots，将存活的对象标记；在整理阶段会移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排序，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。

因为需要整理内存，与标记清除算法相比，标记整理算法需要花费更多的时间。

复制算法

复制算法将堆上的内存分为大小相等的两个区域，一个是活动区域，一个是空闲区域。在程序运行过程中使用活动区域，也就是有一半的空间被浪费掉

首先找出活动空间中所有存活的对象，将这些对象复制到空闲区域，将之前的活动空间清空，并变为空闲空间，存货对象所在的区域变为活动区域，这样就能保证在内存回收完毕后有一大片连续的可用空间。

分代回收算法

当前商用虚拟机基本都采用分代垃圾回收算法来回收垃圾，它主要是根据对象的生命周期将内存划分，然后进行分区管理

分代垃圾回收机制将堆空间分为新生代和老年代，新生代又被分为Eden区，From区，To区。当创建一个对象的时候，在Eden区进行操作，当Eden区内存不足的时候，会触发一次YoungGC（年轻代的垃圾回收），将存活的对象复制到From区，Eden区被清理，并继续创建新的对象，当内存再次不足的时候再次触发YoungGC，将Eden区与From区存活的对象复制到To区，下一次YoungGC的时候，将Eden区与To区中存活的对象复制到From区，经过若干次YoungGC后，还存活的对象会被复制到老年代。

垃圾收集器

serial收集器：最基础，发展最悠久的单线程垃圾收集器，适合桌面应用，适用于内存分配比较小，收集垃圾比较快的应用。

如有四个java线程在运行，垃圾收集时java线程停止，垃圾收集后，java线程继续进行。

parnew收集器：parnew收集器是是serial收集器的多线程版本，使用多线程进行垃圾收集（一般用于新生代收集器）

parallel Scavenge收集器：采用复制算法的多线程收集器，可达到可控制的吞吐量（cpu用于运行用户代码的时间与cpu消耗的总时间的比值（垃圾收集时间+用户代码执行时间）），可用-XX：MaxGCPauseMillis来设置，垃圾收集器的最大停顿时间，用-XX：GCTimeRatio来设置吞度量大小。此收集器与parnew比较相似，但是对吞度量要求比较高。

CMS收集器

CMS收集器是基于标记-清除算法实现的，其运作步骤为初始标记，并发标记，重新标记，并发清除（一般用作老年代收集器）

其中，初始标记，重新标记需要停止正在运行的java线程，初始标记是标记一下GCRoots能直接关联到的对象，速度很快，并发标记是GC Roots Tracing的过程（根据可达性分析法进行关联的过程），重新标记是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运作而导致标记产生变动的对象的标记记录，这个阶段停顿的时间比初始标记稍长，但远比并发标记的时间短。可以看出，CMS收集器的耗时时间长的过程都可以与用户线程一起并发的执行。

G1收集器

G1收集器具有并行与并发结合，分代收集，空间整合，可预测的停顿等特点，采用标记整理算法，G1收集器不会产生空间碎片，分配大对象时不会因为无法找到连续空间而提前触发下一次GC，G1收集器能让使用者明确在一个长度为N毫秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不能超过多少，上面提到的收集器收集的范围都是整个新生代或者老年代，而G1将java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），新生代和老年代不再是物理隔阂了。