Java-JVM（三）-垃圾回收策略

近期在读周志明老师的《深入理解Java虚拟机》现将我重点看的几个章节的知识总结一下，一来是对自己近期学习的知识做个记录，二来帮助其他小伙伴们快速了解下Java的JVM。

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目录

1 如何判断对象可以回收

1.1 引用计数法

1.2 根搜索算法

1.3 引用的四种类型

2 如何实现垃圾回收（垃圾收集算法）

2.1 标记-清除算法

2.2 复制算法

2.3 标记整理法

2.4 分代收集算法

3 垃圾回收的具体实现（垃圾收集器）

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1 如何判断对象可以回收

1.1 引用计数法

    简单来说就是给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就加一，当引用失效时，计数器就减一，任何时刻中计数器都为0的对象就是不再被使用的对象。但是这种算法有一个缺点就是很难解决相互引用的问题，所以jvm并没有通过这个算法去进行垃圾回收。

1.2 根搜索算法

  在主流的商用程序语言中（Java和C#），都是使用根搜索算法（GC Roots Tracing）来判定对象是否存活。基本思路就是一系列可以作为Gc Roots的对象作为起始点，向下搜索所有相关的引用，形成引用链，当一个对象不属于任何引用链时（包括相互引用），就会被判定为可以回收的对象。

可以作为GC Roots的对象有以下几种：

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用对象。
• 方法区中的类静态属性引用的对象。
• 方法区中的常量引用的对象。
• 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）的引用的对象。

1.3 引用的四种类型

Java 2 之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference），软引用（Soft Reference），弱引用（Weak Reference），虚引用（Phantom Reference）四种，引用强度依次变弱，回收风险依次变大。

• 强引用：在程序代码中普遍存在，类似“Object obj = new Object（）”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器就不会回收被引用的对象。
• 软引用：描述一些还有用，但并非必须的对象（像不像鸡肋）。对于软引用关联着的对象，在系统即将发生内存溢出之前，将会把这些对象列进回收范围之中并进行第二次回收。如果回收之后系统还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
• 弱引用：比软引用更弱。当垃圾收集器工作时，无论内存是否足够，都会讲弱引用关联的对象回收。
• 虚引用：又叫幽灵引用或者幻影引用，是最弱的引用关系，一个对象是否有虚引用的存在，完全不会影响其生存时间，也不能通过虚引用来 取得一个对象实例。

2 如何实现垃圾回收（垃圾收集算法）

2.1 标记-清除算法

最基础的收集算法是“标记-清除”算法，先标记出所有需要回收的对象，然后统一回收掉被标记的对象。

此算法的两个缺点：

1. 标记和清除过程效率都不高；
2. 标记清楚后会产生大量不连续的内存碎片，当程序在运行过程中需要分配较大对象的时候，会因为找不到足够的连续内存而提前触发一次垃圾回收动作。

 

2.2 复制算法

复制算法可将内存分为大小相等的凉快，每次只使用其中的一块，当一块内存用完了，就将存活的对象复制到另一块上面，然后再把上一块空间直接清理掉。但是这种算法太浪费内存，因为新生代中的对象%98都是朝生夕死的，所以将内存按照8:1:1的比例分成了三份Eden,S1, S2，先使用其中的Eden,S1，用尽后将存活对象复制到另一个S2上，然后再等Eden和S2用尽后在复制到S1，如此往复。

但是这样就会出现一个问题，如果进行一次回收后Eden+S1中存活的对象大于S2的内存大小，就需要老年代的内存担保（详细见1.4）。

2.3 标记整理法

根据老年代的特点，有人提出了“标记-整理”算法，步骤是，先标记需要清除的对象，再讲存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

2.4 分代收集算法

当前商业虚拟机的垃圾回收器都采用“分代收集”算法，一般是把Java堆分成新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采取最恰当的算法。

3 垃圾回收的具体实现（垃圾收集器）

简单对比下各个垃圾收集器的情况，具体的介绍就不说了。

名称	年代	线程情况	使用算法	Stop The World
Serial	新生代	单线程	复制算法	全程
ParNew	新生代	多线程	复制算法	全程
Parallel Scavenge	新生代	多线程	复制算法	全程
Serial Old	老年代	单线程	标记-整理算法	全程
Parallel Old	老年代	多线程	标记-整理算法	全程
CMS	老年代	并发	标记-清除算法	某阶段
G1	新生代/老年代	并发	标记-整理算法	某阶段