重读《深入理解Java虚拟机》二、Java如何分配和回收内存？Java垃圾收集器如何工作？

线程私有的内存区域随用户线程的结束而回收，内存分配编译期已确定，内存分配和回收具有确定性。共享线程随虚拟机的启动、结束而建立和销毁，在运行期进行动态分配。垃圾收集器主要对共享内存区域（堆和方法区）进行垃圾收集回收。

Java如何实现内存动态分配和内存垃圾的回收？

1、哪些内存需要回收（垃圾收集器内存回收的对象）？已经“死亡”的对象，那如何判定对象已经“死亡”了？

Java堆回收的内存：已经”死亡“的对象

方法区回收的内存：废弃的常量和无用的类

2、什么时候进行回收？什么情况下垃圾收集器自动回收内存？

3、如何回收？Java虚拟机是如何实现内存回收的？

（一）Java堆内如何判断对象已经“死亡”

1、引用计数算法：

算法思路：通过对象的引用计数器判断，引用的时候递增计数器，引用失效后递减计数器。

缺点：难以解决循环引用问题

2、可达性分析算法：

算法思路：判断对象到GC Root节点是否存在引用链，如果不存在则说明对象不可用。

缺点：（1）当GC Root点多的时候逐个检查消耗时间过多

（2）进行分析的时候GC需要停顿，停顿所有Java执行线程。

GC Root节点：主要存在全局性引用（常量，静态属性）、执行上下文（如栈帧的本地变量表）中，

具体可作为GC Root节点的有：

1）虚拟机栈（栈帧内的本地变量表）中引用的对象

2）方法区内的静态属性和常量引用的对象

3）本地方法栈中本地方法引用的对象

3、对象引用的划分

引用类型	特点和用途	内存回收时机	实现
强引用	操作引用对象。	不可回收	类似 Object boj=new Object();的引用
软引用	用来描述有用但非必需的对象，比强引用弱	第二次回收	SoftReference
弱引用	用来描述有用但非必需的对象，比软引用弱	下一次垃圾回收的时候，无论内存是否足够都进行回收。	WeakReference
虚拟用	实现对象在垃圾收集器回收的时候收到系统通知。最弱的引用关系	下一次垃圾回收的时候	PhantomReference

（二）方法区内如何判断废弃的常量和无用的类？

1、如何判定废弃的常量

和堆内存对象的存活判断类似

2、如何判定无用的类

成为无用类的条件（同时满足这个三个条件）：

（1）所有实例对象都已经回收，Java堆中不存在该类的任何实例

（2）加载该类的ClassLoader已经回收

（3）类的Class信息不存在引用，不存在反射访问该类的方法

（三）垃圾收集器如何回收内存？

1、标记-清除算法

（1）算法实现：

分为“标记”和“清除”两个阶段，首先标记出需要回收的对象，标记完成后统一回收被标记的对象。

（2） 特点：

1）效率低

2）易产生大量不连续的内存碎片，内存空间碎片过多导致在分配大对象时候，没有足够的连续内存分配， 就有触发一起垃圾收集操作

2、复制算法

为了解决“标记-清除”算法的低效率问题，而提出的

（1） 算法实现：

将内存分为两个大小相等的内存区域，一半用于分配内存，另一半暂时不用，也就是只使用内存中的一半。等到该一半内存用完了，不足以分配更多的内存的时候，将该一半内存区域内的还存活的对象复制到另一半，然后将之前占用的一半内存区域清空。

（2）特点：

1）提升了效率，但是内存空间只使用了一半，属于用空间换效率

2）对象的存活率高的情况下，需要进行大量的复制操作，效率也会降低

3、标记-整理算法

根据老年代的特点，提出的算法

（1）算法实现：

同“标记-清除”算法类似，分为“标记”和“整理”两个阶段，首先标记出需要回收的对象，标记完成后将存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

（2）特点：

1）还是存在低效率的问题，标记过程和整理的过程效率低

4、分代收集算法

根据对象存活周期的不同将内存划分为新生代和老年代，然后根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

（1）算法实现：

年代	特点	内存回收算法
新生代	每次垃圾收集会有大批对象死去，只有少量对象存活	复制算法 （只需要复制少量的存活对象）
老年代	对象存活率高、没有额外的内存空间对它进行分配担保	标记-清理算法或者 标记-整理算法

（2）特点

根据对象存活周期的长短，采用不同的算法

 

（四）如何分配内存？（内存的分配策略）

1、对象优先在Eden分配

2、大对象（需要大量连续内存空间的对象）直接进入老年代

3、长期存活的对象直接进入老年代