2.JAVA垃圾回收机制

前言

线程独享的内存区域有程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈，这些区域不用考虑内存回收的问题，随着线程的执行结束，自然就回收了，而堆内存和方法区的回收则不一样，他们的内存分配和回收是动态的。

1.对象存活与否

• 法一：引用计数算法
• 原理：每当有地方引用该对象时，计数器加一，当引用实效的时候，计数器减一，当计数器值为0的时候可以进行对象的内存回收。
• 问题：无法解决对象之间的循环引用
• 法二：可达性分析
• 原理 ：1.选择一系列的对象作为GC Roots(GC ROOTS:栈帧中的局部变量表中的对象引用，方法区中静态属性引用，常量池中的常量引用)，其实我觉得除了object5=null这种情况之外都可以作为GC ROOTs
• 2.如果对象之间存在引用关系，那么它们之间就应该可达，eg:Object1于Object2
• 3.从GC ROOTs进行可达性分析如果不可达那么久认为对象可以被回收（eg：object5,object6,object7）
• 
• 图1.可达性分析算

2.对象的垃圾回收过程---对象的二次标记过程（回收堆内存）

• 1.进行可达性分析，发现对象不可达，则进行第一次标记
• 2.第一次标记后的对象将会检查对象是否有覆盖finalize方法以及finalized()是否被执行过。
• 3.finalized()函数没有被执行过的对象会被放入F-Queue队列中，执行finalized()函数，若执行过程中对象被重新引用，那么在第二次标记时该对象将会被移出F-Queue，否则对象会被回收。

3.回收方法区（加载过的类、常量池、静态变量）

• 回收对象：1.没用的类 2.无用常量

• 什么样的类才是没用的类？
• 无用常量：没有被引用的常量
• 无用类：
• 1.该类的所有实例已经被回收
• 2.类的加载器已经被回收（CLASSLOAD）
• 3.该类的CLASS对象没有被使用

4.垃圾回收算法

• 总体思想：标记-清楚算法
• 阶段一：对需要回收内存的对象进行标记
• 阶段二：对标记过的内存进行回收
• 问题：
• 1.效率低下
• 2.产生大量的内存碎片

图2:标记-清除算法

•  新生代对象的回收算法
• 复制法
• 1.新生代对象需要回收的对象数量比较少
• 2.为了解决标记-清除算法效率低下的问题，我们把内存分为两部分，Eden和两块Survivor（8:1:1),Eden内存用完，进行垃圾回收之前，会把Eden上的存活的对象复制到survivor上，之后对Eden进行整块回收
• 

图3.复制法回收新生期内存

• 老年代对象回收算法
• 标记-整理
• 老年代的对象存活时间比较旧，甚至会出现100%存活的极端情况，因此复制法不再适用。
• 阶段一：标记
• 阶段二：整理，先不对内存进行回收，而是把存活的对象向内存的一端进行移动，然后直接清除掉边界以外的内存。

4.何时进行垃圾回收

• safepoint
• 为了避免程序长时间执行，往往会在代码复用较多的地方设置safepoint，例如方法跳转，循环跳转，异常跳转
• 进行垃圾回收之前需要所有的线程在safepoint停下来，为了达到同步有两种方式
• 1.抢先试：先中断所有的线程，然后让线程，自己“跑”到最近的safepoint
• 2.主动式：在safepoint处设置一个轮训标志，当线程发现标志设置为true时，就会在轮询的位置停下来

• safeRegion
• 当线程分配不到CPU时间片的时候，线程自然就不能跑到safepoint，这时就要以来saferegion进行垃圾回收
• saferegion是指在一片代码中对象的引用关系不发生变化的时候。

5.垃圾回收器

• 目前常见的垃圾回收器如图所示

图4.虚拟机的垃圾回收器

• 简单介绍
• 1.Serial
• 新生期对象的单线程收集器，需要首先停止用户线程（stop the world）
• 2.Serial Old
• 老年期单线程，也需要停止用户线程
• 3.ParNew
• 新生期对象的多闲扯功能收集器
• 4.Parallel Scavenge
• 与Serial回收器类似是新生对象的垃圾回收器，Serial追求的是是的垃圾回收所占用的CPU时间尽量的短，而Parallel Scavenge追求的是最大吞吐量  （运行用户程序时间）／（运行用户程序时间+垃圾回收的时间）
• 6.Parallel Old
• Parallel Scavenge的老年版本
• 5.CMS
• 基于标记-清除的老年代垃圾回收器，分为如下四个步骤
  • • 初始标记--GC Roots直接关联的对象
    • 并发标记--GC Roots Tracing的过程（与用户程序并发）
    • 重新标记--并发标记过程中，用户程序新长生的对象进行标记
    • 并发清理--进行垃圾回收
• 7.GI
• 与CMS类似，并发清理变为筛选回收，加快回收的效率，还没有成熟版本