Java高级之虚拟机垃圾回收机制

博客出自：http://blog.csdn.net/liuxian13183，转载注明出处！ All Rights Reserved !

区别于C语言手动回收，Java自动执行垃圾回收，但为了执行高效，需要了解其策略，更好的去应用。

以下用HotSpot虚拟机为例，选取几个有意思的参数讲一下

1、默认GC时间为总时间的1%。也就是说GC线程设置有超时时间，防止卡死或过多妨碍主线程。

2、最高最低内存空闲比例分别为70%和40%。也就是说在小于70之后自动压缩，在大于40之后自动扩展。

3、最大内存为64M，达到即开始回收。

4、默认关闭来自System.gc()要求的垃圾回收。也就是说一般调用这个方法都没用。

5、默认Eden与Survivor的比例是8：1，Eden是主要存储区域，Survivor是次要的，配合老年代使用。

6、默认某对象经过15次GC后都没回收则进入老年代，默认老年代空间使用68%即被回收

Dalvik与JVM的最大差别在于，前者基于寄存器架构，后者基于栈架构，也就是说前者处理速度更快。另外后者采用JIT的编译方式即时编译-也叫热加载，适用于J2EE；而前者采用AOT的加载方式，提前编译，虽然加载时间变长，但运行过程流畅，适用于J2ME，而IOS也是同样的原理。

新生代：一般是指大批对象产生的快，消亡的也快

老生代：一般是指大批对象产生后，不容易消亡

标记-清理（mark-sweep） 标记出所有需要回收的内存，然后统一清理；

复制算法（copying）上述5就是这种算法的逻辑，Eden和Survivor回收时，当剩余存活对象放到另一个Survivor里

标记-整理（mark-compact）标记出不需要回收的内存，复制到内存的一端，然后把另一端内存都回收掉

标记-清理、标记-整理均适用于老年代，复制算法适用于新生代。

特殊说明：标记-清理劣势在于效率不高，因为要不断计算标记不活跃的对象；其次会产生很多碎片，不利于大数据对象的生成；标记-整理适用于老年代，存活率高的话就特殊麻烦，而且如果内存是100%的存活就很麻烦，可能要几个虚拟机一起存储，这或许就是服务器集群的基础；复制算法，也是对象存活率高的话，可能原来分配的Survivor区根本不够，也需要依赖其他内存块-或者直接将对象以持久化数据的形式存储在硬盘上，比起标记整理来说，内存利用率要高一些，因为标记整理差不多一半一半来分配空闲内存和活跃对象内存。

最后一种垃圾回收机制，是分代收集算法，就是把前3种，按照新生代和老年代以及内存活跃度，采用相关比例及合适的回收机制来处理。以上就是垃圾回收机制的主要内容。

回收策略：由上述3和5决定。其中6也作为一种判断对象存活的算法，给对象添加一个引用计数器，有新地方引用就+1，不再引用就-1，为0时即可标记，稍后清除；但是，但是，但是，虚拟机并不是简单的使用这个算法来判断对象

是否存活，对象引用、组合、聚合，最后循环引用，必然是行不通的，因此它的标记算法要复杂的多。

GC Roots 回收起点 有以下几种

1、栈中引用的对象

2、方法区静态引用对象

3、方法区常用引用对象

4、JNI引用的对象

常见的由常量、方法区开始，搜索出使用过的路径，就叫引用链，当一个对象跟引用链没有连接，则标为可回收对象

同时该对象的finalize方法如果被调用过，或者未被覆盖（如果覆盖并被引用链引用，则会逃脱），则二次标记回收，正式进入回收队列F-Queue。而GC方法，仅是催促虚拟机加快回收，具体则由收集器的策略决定

以上两种第1种是人工代码层的回收策略，第2种是虚拟机的回收策略

那么基于上述各种机制的垃圾回收器有几种呢，接下来继续看

做技术至今，发现一个问题：没有万能的方法，只有最合适的方法。垃圾回收器也是如此，没有万能的通用垃圾回收器，只有最合适的垃圾回收器，偶尔两个回收器也会搭手共同完成任务。

下面的回收器，依次优化升级，越来越高级！

Serial 最早的垃圾回收器，单线程操作，意思就是虚拟机启动1个小时得休息5分钟，用来做垃圾回收；现在也是处理器要分出一个来处理垃圾回收，不过变成多线程的；最初的产品设计，可以理解嘛，完成任务是第一要求，能用才能把事继续做下去。优点是，没有多线程交互的开销，只要不频繁，如果只有200M以内的新生代(注意老年代不行)内存，100毫秒以内可以回收。使用第1种算法（配第一种回收器），新生代收集器

ParNew，Serial的多线程版本，CPU越多，执行越高效，少的时候由于线程交互，效率未必比Serial高，但首次实现不等待操作（由于用户线程等级>垃圾回收线程）使用第2种算法，新生代收集器

Parallel Scavenge 同ParNew一样，不同处在于它以吞吐量为先，运行代码时间/CPU总消耗时间，也就要尽可能要求更长的运行时间，减少GC的次数，这样用户的体验就会好一些。使用第2种算法，新生代收集器。无法与CMS配合

Serial Old 单线程，使用第3种算法的老年代收集器-应用：1、与前一种回收器配合，2、作为CMS的后备方案

Parallel Old 多线程，使用第3种算法的老年代收集器

CMS，Concurrent Mark Sweep 使用第1种算法，以回收停顿时间最短为标准 ，因此体检较好，有并发标记、初始标记、重新标记、并发清除四个过程，初始和重新标记均会停下所有线程。缺点有三 1、标记清除，容易使内存不连续，最后大对象很难生成； 2、跟CPU关系很大，开启的线程数=（CPU数量+3）/4；3、无法处理浮动内存，因为并发收集，所以收集期间仍然会产生新的垃圾。标记整理和标记清除的算法都适用于老年代收集器

G1 Garbage First 将整个堆（新生代和老年代）划分成多块，跟踪垃圾堆集的程度，根据允许收集的时候，首先收集垃圾最多的区域。这样既能保证吞吐量，又能减少卡顿时间（指定只能收集多长时间），使用标记整理算法，适用老年代垃圾收集器。

内存由新生代的Eden（对象优先存储在这里）+Survivor+老年代组成，内存不足先执行Minor GC，如果内存仍然不够，让老年代担保，Survivor对象进入老年代，否则进行Full GC

一般大对象（byte[]、年龄大于15（Minor一次岁数+1）以上的对象或者Survivor空间相同年龄的总和大于空间一半，则直接进入老年代

最后再介绍一下引用，强引用、软引用、弱引用、虚引用

一般情况下常量都是强引用，软引用的对象在内存不足时会被回收，弱引用执行一次Minor GC即被回收，虚引用不会导致对象被回收，只是为了在该对象被回收时得到一个通知。

垃圾回收器是虚拟机的重要组成部分，另一块就是内存分配，还有线程并发、类等结构定义、文件加载等模块

常见虚拟机有三种：

HotSpot（就是上面举例那种，Sun公司97年收购并作为默认虚拟机）

JRockit（Bea公司02年收购，对服务器硬件和使用场景高度优化，即可编译，号称最快虚拟机）

J9（IBM独立开发，作为支持其硬件销售的虚拟机，可以说并不开放）

其他Sun Classic(虚拟机鼻祖)Sun Exact(与HotSpot共存过的虚拟机，后被并入HotSpot)

Apache Harmony（兼容1.5和1.6，催生安卓，由于TCK-技术兼容包问题，与Oracle决裂，退出JCP-Java委员会）意味着安卓是并非严格执行J2EE标准

嵌入虚拟机：

Dalvik，名字来源于冰岛一个渔村，执行ART的dex而非JIT的class文件，使得它的运行速度更快

KVM，简单、轻量、高移植性，Android和IOS出现以前，广泛应用于手机平台，但运行较慢

CDC/CLDC Sun设计用来代替上面的虚拟机

下次咱们讲讲Dalvik的原理