JVM系列2：垃圾收集器与内存分配策略

　　垃圾收集是一个很大话题，本文也只是看了深入理解Java虚拟机总结了下垃圾收集的知识。

　　首先按照惯例，先上思维导图：

　　

　　垃圾收集简而言之就是JVM帮我们清理掉内存区域不需要的数据。它主要负责清理堆中实例对象、以及方法区的类对象、常量等。

　　GC回收过程

　　垃圾回收过程分三步：

　　1、将不可达对象进行第一次标记

　　2、进行队列执行finalize()方法

　　3、进行第二次标记，等待被清除

　　第一次标记过程：标记过程第一步是枚举根节点，JVM使用了OOMap记录了根节点位置以便快速定位。然后使用可达性算法寻找可达节点，将不可达节点进行首次标记。

　　第一次标记过程需要暂停线程运行(Stop the world)，暂停线程的方法有两种，safe point和safe region，safe point将在方法代码中插入访问GC状态的代码，如果为true将自身挂起，但该做法有个问题是GC前wait状态的线程无法访问到他，所以出现了safe region技术，safe region技术使得代码执行只要在某段空间内都可进行垃圾回收，解决了safe point的问题。

　　如果是并发垃圾收集器如CML还会分为4步：

　　①、初始标记

　　②、并发标记

　　③、重新标记

　　④、并发回收

　　①、③步骤需要stop the world，②④步骤并发进行，①步骤枚举根节点，②步骤并发进行可达性分析，③步骤修复②步骤因并发引起的可达性节点变更，④步骤进行回收。

　　2、执行finalize()方法

　　3、使用GC算法进行回收

　　垃圾收集首先一个问题是：什么对象需要被收集？有两种典型的实现方法：

　　1、引用计数法，当一个对象被引用时，引用数+1，如果一个对象引用数为0，则被清除。该方法实现简单，理解容易，但缺点是无法解决循环引用。因此现在主流JVM采用下个方法。

　　2、可达性算法：首先确定根节点root，然后计算其他对象与跟节点是否可达，不可达则被清楚。

　　要理解可达性算法需理解以下概念：

　　Java的四种引用：

　　强引用：引用还在就不会被清除

　　弱引用：资源紧张时会被清除

　　软引用：下一次GC就被清除

　　弱引用：对GC清除没有影响，只是被清除时会获得通知

　　哪些可作为根节点？

　　可作为“根节点”的对象包括：1、虚拟机栈中本地变量表引用对象

　　　　　　　　　　　　　　  2、方法区中类静态属性引用的对象

　　　　　　　　　　　　　　  3、方法区中常量引用的对象

　　　　　　　　　　　　　　  4、Native方法引用对象

　　虚拟机进行GC时用OOmap记录了变化中的根节点，当发生GC时能迅速定位到他们。

　　GC回收区域？

　　Java一般主力回收区域是堆区域，但也会回收方法区，堆区域主要回收对象实例、方法区回收的是类对象和常量。类对象的回收比较苛刻，需满足　　：1、该类实例均被回收 2、加载该类的类加载器被回收 3、类对应Class对象没被引用没被反射。

　　在分代算法中堆也被分为了年轻代和老年代，根据不同年代采用不同算法。具体见下文分析。

　　计算可达性过程

　　GC首先是判断对象是否可达，其中有许多细节，如需用到Stop the world，即需要暂时暂停所有线程运行，Hot Spot虚拟机采用的是主动询问的方式，即虚拟机方法执行过程中会插入访问某内存地址的指令，当虚拟机需要GC时，则将该地址设为不可读，线程感知到虚拟机的信号则将自己挂起。

　　该方法有个问题是有些线程已经被挂起不能到达执行询问，因此有了改进方法safe region，即线程代码停留在区域内都可进行GC。如果是一些并发收集器就更复杂了，如CMS收集器它的计算可达性步骤就包括 1、初始标记 2、并发标记 3、重新标记 4、并发回收。13过程是需要stop the world的，3是为了修复步骤2并发标记时，一些引用发生改变的情况。

　　当检测到对象不可达时，它会被标记一次，并且进入执行finalized（）方法的队列（不保证一定执行），然后被第二次标记，等待被GC。

　　GC算法

　　1、标记-清除算法

　　就是将标记后的对象清理掉，实现简单，效率高，但是会出现磁盘碎片。

　　2、标记-整理算法

　　在标记-清除的基础上外加了整理步骤，能够将内存空间整理有序，避免产生碎片，但效率更低。

　　3、复制算法

　　将堆分为两块区域，一次只使用一半，当发生GC时将标记对象清除，存活对象转入另一块区域自动就有序了。效率比标记-整理高，但要牺牲一定空间。

　　4、分代收集算法

　　就是将Java对象分位不同年代，对不同年代对象采用不同GC算法，例如将区域分为老年代、年轻代，年轻代又分为两块Survivor(10%)和一块Eden(80%)区，一次只使用一块Survivior和Eden区，发生GC清理后将剩余对象转入到另一块Survivor区。

　　年轻代进入老年代的方法：1、大对象直接进入老年代

　　　　　　　　　　　　　　2、动态年龄判定，当对象年龄超过所有对象中位数（猜想，也可能是平均数等），进入老年代。

　　　　　　　　　　　　　　3、空间担保，当将剩余对象分配到另一块Survivor区域空间不够时，会进入老年代。

　　年轻代主要复制算法，老年代主要采用标记-XX算法。

　　垃圾收集器

　

　　

　　对于垃圾收集器仅仅对他们特性做了了解，如上图有7款垃圾收集器，G1是最新成果，全能的垃圾收集器，其他6个分别只适用于年轻代或老年代，他们的特性如下：