深入理解java虚拟机（2）------垃圾收集器和内存分配策略

GC可谓是java相较于C++语言，最大的不同点之一。

1.GC回收什么？

上一篇讲了内存的分布。

其中程序计数器栈，虚拟机栈，本地方法栈 3个区域随着线程而生，随着线程而死。这些栈的内存，可以理解为在编译期已经确定。

方法结束，或者线程结束时，内存就自然被回收了。

一个interface的多个实现类，需要的内存可能不一样，一个方法的多个分支需要的内存也不一样，我们只有在程序运行的时候，才知道会创建那些对象，需要多少内存。

这部分分配和回收都是动态的，GC所关注的就是这部分内存。

2.回收的标准：

java堆里面几乎存放着所有的对象实例。对象实例如果已经不再被使用，那这段内存就应该被回收，这个时候就是GC上场的时候。

虚拟机栈，程序计数器，本地方法栈，这些都会随着线程的消亡而消亡。所以这些不需要考虑内存的回收。u

GC的回收特指Java堆 & 方法区的内存。

2.1 引用计数法：

给对象一个引用计数，当计数为0的时候，可以理解为，该对象不再被使用，可以释放内存。

但是这个方法很难解决一个问题：对象间的相互引用问题。

举个例子：

对象objA和objB都有字段instance。

objA.instance = objB;

objB.instance = objA;

它们没有其他引用。

但是它们的引用计数不可能为0.于是无法通知GC回收它们。

2.2 可达性分析算法：

主流的商用程序语言的主流实现中，都称为可达性分析。

这个算法的基本思想通过GC Roots的对象作为起始点。当一个对象，到起始点，没有连接的时候，可以理解为，这个节点的内存可以释放。

从图中可以看到，object5,object6,object7 这些对象会被GC回收。

2.3 引用

无论通过何种算法来实现GC，都和引用有关。

java1.2之后，引用分为 强引用，软应用，弱引用，已级虚引用。

强引用是java普遍存在的一种状态，类似new 一个对象。强引用不会被GC回收。

软引用，软引用是描述还有用，但未必要存在的对象。它的生存时间是，当内存不足时，也就是快要OOM的时候，GC会回收它。

弱引用，就是非必要的的对象。被弱引用指向的对象，只能生存到下一次GC之前。

虚引用，虚引用的目的是为了当GC发生时，可以收到一个系统通知。不会对引用对象产生任何影响。

2.4 对象如何判断要回收：

GC会对不可达的对象，做第一次标记。

当该对象执行finalize方法后，或者没有覆盖finalize方法，这回被第二次标记，这个时候，GC会被这段内存清理。

当对象执行finalize方法时，JVM会把它放在一个F-queue里面，这是这个对象实例拯救自己的最后机会。

它只需要在finalize里面，把this赋给某个变量。

任何一个对象finalize只会被执行一次。

3.垃圾收集的算法

3.1标记清楚算法：

顾名思义，分2端过程，先标记，再清除。先标记需要回收的内存，标记完成后，统一回收。

这个是最基础的算法，其他算法都是以此为基础。

2个缺点：效率问题，标记和清除效率都不高。内存碎片，标记清除之后会产生大量的空间碎片。如果申请大的内存

可能会申请不到，而不得不提前触发下一次GC

3.2 复制算法

就是将内存分为大小相等的2块，每次只使用一块，当一块用完的时候，就将还存活的部分，复制到另一块空间，然后

把已经使用的那块做一次性清理，这种清理速度非常快。

这样就不用考虑内存碎片的情况。只是这种算法代价就是一半的内存空间。

3.3 标记--整理算法

标记过程同前面一样，标记结束后，把内存块移到一起。（这里的移动是指针移动，逻辑内存移动，物理内存应该没有变化。）

让所有存活的对象移向一端，然后直接清理掉端边界以外的内存，清理速度很快，但是内存移动是耗时？。

从实现上说，清理应该是和硬盘删除文件一样，不是真正的删除，而是把对应的内存标记为 未使用。并且把文件名删除。

3.4 分代算法

根据对象存活周期的不同，分为新生代，和老年代。

在新生代，每次回收都有很多对象被回收，可以选用复制算法，只需要少量存活的对象复制成本就可以。复制成本地，并且发生概率高，清理速度快。

而老年代，存活的时间比较久，发生概率地，对空间要求高，对时间要求低。必须使用标记清楚或者标记整理方法。

现在商业虚拟机的配置，由于98%的对象可能会很快被释放，所以复制算法并非是1:1最合理。

HotSpot（Sun公司开发的虚拟机）分配就是一块较大的Eden空间& 2块Survivor空间。

比例位Eden：Survivor = 8：1.复制算法发生时，Eden+1Survivor 剩余的内存 copy到1Survivor上。

3.4.1 枚举根节点

在选择处理GC Roots方法时，GC Root所在的上下文可能有数百兆，所以在判断GC Roots的时候，应该确保一致性，JVM

应该停止所有java执行线程。所以GC是占用CPU作为代价！

4.内存分配策略和回收

java所解决的内存的管理归根到底就是2个问题，内存的分配 & 已分配内存的回收。关于回收，我们已经很详细的分析GC的算法。

4.1对象优先在Eden分配

大多数情况下，对象在新生代的Eden区中分配内存，当Eden区内存不足时，java虚拟机将发生GC，

释放不需要的对象。

4.2 大对象直接在老年代

大对象，是指需要大量连续空间的对象，比如很长的字串或者数组。

比大对象更糟糕的事情就是，遇到一群很快无用的 大对象。

大对象占据内存空间，尤其这些对象使用频率不高，这样就浪费了很多空间。容易照成GC的频率过多。

4.3 长期存活的对象将进入老年代

对象开始放在新生代eden区，如果度过一次GC，进入Survivor空间，对象年龄设置为1.

以后，每一次GC，年龄就加1。

当年龄到达一定的阀值以后（默认是15），就回进入老年代。

4.4 空间分配担保

为了充分利用新生代的内存空间，复制算法并没有1:1的来分配。所以有概率当Eden还保留大量的对象时，1个Survivor无法复制全部的对象

这个时候就需要部分内存放入老年代。But 如果老年代内存不足呢？那只能继续GC，以确保有足够的空间。