深入理解Java虚拟机 - 垃圾收集概述

首先需要澄清的是，垃圾收集（GC）的历史远比Java要久远，当我们意识到手动管理内存所带来的麻烦时，懒惰的天性推动先驱们寻找更为简单、易用、关键是傻瓜式的内存管理技术。GC技术起源于1960年诞生于MIT的Lisp语言，由此可见越聪明的人越懒惰。

 

        最近有一种想法：程序开发，程序设计从本质上来讲是个哲学问题，虽然我们要解决的问题是现实在程序世界中的投射，那么问题本身就应该在现实世界中有相应的解决，而且我们也一直在模拟现实世界，由过程式，面向对象以及函数式编程以及我们下面所要看到的GC的设计思想可见。

 

        因为不想根据运行环境的不同修改代码，我们希望有一个缓冲层能屏蔽底层硬件环境的不同，于是我们引入了JVM

 

        因为有人工管理内存存在的不确定，JVM的设计者们引入了内存自动分配与垃圾收集

 

        因为想要最大限度的利用内存，JVM内存被划分为线程内存（栈）与共享内存堆

 

        为了能够更有效的分配及回收内存，堆被划分成了新生代与老年代，这样才能根据对象的不同采用更加具有效率的GC方案。

 

        也是因为不同GC方案的需求，新生代又被划分为Eden区和survivor区

 

        |---------- 新生代------------|------老年代------|

        |Eden|survivor|survivor|          old             |

 

        ....

 

        1. 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域随这线程生死，其内存分配都具有确认性，因此不必过多考虑，我们所说的内存分配与回收通常是指的堆

 

        2. 我们怎么判断一个对象”死了“，也就是可以回收的

 

                2.1 引用计数器方法（未使用）

 

                        最直观的方法，对象如果被引用，则引用计数+1，如果去引用，则引用计数-1，如果为0，则对象没有引用，可以被回收。但该算法无法解决循环引用的问题。JAVA虚拟机也没有采用该算法。

 

                2.2 根搜索算法 GC Root Tracing（Java、C#、Lisp）

 

                        通过一系列的名称”GC Root“的对象作为起始点，从该节点向下搜索，走过的路径称为引用链，所有不在任意一条引用链上的对象（不可达）就可以判断为不可用。

 

                        该算法需要确定Root点，在JAVA中包括如下几种：虚拟机栈中本地变量表所引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈JNI中引用的对象

 

                2.3 finalize

 

                        在finalize块中我们可以设置对象被重新引用，从而躲过GC，但不推荐在Finalize快中进行任何操作。因在finalize中的代码块会被放置在一个队列中执行，且不保证执行结果。

 

                       

 

        3. 引用

 

                Java的引用可以分为强引用（Strong Reference）、软引用（SoftReference）、弱引用（WeakReference）、虚引用（PhantomReference）这四种，并且引用是由强到弱。

 

                强引用是代码中普遍存在的，类似于Object obj = new Obeject()类的引用，其永远不会被回收

 

                软引用用来描述一些还有用，但并非必须的对象，在发生内存溢出前，会对软引用的对象进行二次回收，仍无法分配内存时才会抛出异常。

 

                弱引用用来描述非必须对象，被弱引用关联的对象智能生存到下一次GC之前

 

                虚引用是最弱的引用关系，其不会对对象产生影响，其设置的唯一目的就是在对象被回收时收到一个系统通知。

 

        4. 方法区的回收

 

                方法区也是有垃圾收集的，只是效果通常不好。方法区（永久代）的垃圾收集主要包括两部分内容：废弃常量和无用的类。在大量使用反射、动态代理、GClib等bytecode的场景都需要虚拟机的卸载功能，以保证方法区不会溢出。