垃圾回收（GC）一直是java語言的重中之重。

1 對(duì)象狀態(tài)鑒別

　　1.1 標(biāo)記對(duì)象是否可回收一般有兩種算法：

• 引用計(jì)數(shù)算法：給每個(gè)對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，當(dāng)引用一次時(shí)+1，當(dāng)引用時(shí)效時(shí)-1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)即可回收。該算法最大的缺點(diǎn)是當(dāng)多個(gè)對(duì)象相互循環(huán)引用時(shí)將用不釋放。

• 可達(dá)性分析算法：將“GC Roots”作為起點(diǎn)向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)對(duì)象與GC roots沒有任何連接時(shí)即可釋放。GC Roots包含如下四種對(duì)象：虛擬機(jī)棧（戰(zhàn)陣中的本地變量表）中引用的對(duì)象、方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象、方法區(qū)中常量引用的對(duì)象、本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對(duì)象。

　　1.2 引用

　　在JDK1.2以前，java中應(yīng)用的定義很狹義：如果reference類型的數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的數(shù)值代表的是另外一塊內(nèi)存的起始地址，就稱這塊內(nèi)存代表著一個(gè)引用；在JDK1.2之后，java對(duì)引用的概念進(jìn)行了擴(kuò)充分為如下四類：

• 強(qiáng)引用：代碼中普遍存在的，如“Object obj = new Object()”這類，只要強(qiáng)引用存在，垃圾回收器永遠(yuǎn)不會(huì)回收被引用的對(duì)象。
• 軟引用：用來描述一些還有用但并非必須的對(duì)象，在系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)存溢出之前，將這些對(duì)象列入可回收隊(duì)列進(jìn)行第二次回收。
• 弱引用：用來描述非必需的對(duì)象，強(qiáng)度比軟引用稍弱，無論當(dāng)前內(nèi)存是否充足，弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只能生存到下一次垃圾回收之前。
• 虛引用：最弱的一種引用關(guān)系，完全不會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)對(duì)象的生存時(shí)間產(chǎn)生影響，也無法通過虛引用獲取一個(gè)對(duì)象的實(shí)例，完全是為了在這個(gè)對(duì)象被回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知。

　　1.3 兩次確認(rèn)（不推薦使用finalize()方法）

　　在可達(dá)性分析中不可達(dá)的對(duì)象也不是一定被回收，一個(gè)對(duì)象被宣判死刑，至少要經(jīng)歷兩次標(biāo)記過程：如果對(duì)象在進(jìn)行可達(dá)性分析時(shí)發(fā)現(xiàn)沒有與GC Roots相連，它將會(huì)被將第一次標(biāo)記并且進(jìn)行一次篩選，篩選的條件是此對(duì)象是否有必要執(zhí)行finalize()方法。當(dāng)對(duì)象沒有覆蓋finalize()方法或者finalize()方法已經(jīng)被虛擬機(jī)調(diào)用過，將視為“沒必要執(zhí)行”，立即回收。

　　當(dāng)這個(gè)對(duì)象被判定有必要執(zhí)行finalize()方法時(shí)，這個(gè)對(duì)象將會(huì)放置在F-Queue隊(duì)列中，并在稍后由一個(gè)由虛擬機(jī)自動(dòng)建立的、低優(yōu)先級(jí)的Finalizer線程觸發(fā)對(duì)象的finalize()方法，但不承諾保證方法運(yùn)行結(jié)束。finalize()方法是對(duì)象逃脫死亡的最后一次機(jī)會(huì)，稍后GC將對(duì)F-Queuezhongde對(duì)象進(jìn)行第二次小規(guī)模標(biāo)記，只要重新與GC Roots引用鏈上的任何一個(gè)對(duì)象建立關(guān)聯(lián)即可完成救贖，否則將被回收。

　　值得注意的是，任何一個(gè)對(duì)象的finalize()方法只會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用一次，此外finalize()方法并不推薦使用，而是應(yīng)該更多的使用try-finally等其他方式。

　　1.4 方法區(qū)回收

　　大多數(shù)人可能認(rèn)為方法區(qū)（HotSpot虛擬機(jī)中的永久代）是沒有垃圾收集的，其不然。永久代的垃圾回收只要收集“廢棄常量”和“無用的類”兩部分。

• 廢棄常量：與回收堆中的對(duì)象相似，以常量池中字面量的回收為例，如果一個(gè)字符串“abc”已經(jīng)進(jìn)入了常量池中，但當(dāng)前沒有任何一個(gè)String對(duì)象引用了“abc”常量，如果發(fā)生內(nèi)存回收，而且必要時(shí)將會(huì)將“abc”這個(gè)常量清除出常量池。常量池中的其他類、接口、方法的符號(hào)引用也與此類似。 無用的類：無用的類判斷條件相對(duì)苛刻很多，只有同時(shí)滿足如下三個(gè)條件才可算為無用的類。
  • 該類的所有實(shí)例都已經(jīng)被回收，即java堆中不存在該類的任何實(shí)例
  • 加載該類的classLoader已經(jīng)被回收
  • 該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒有任何地方被應(yīng)用，無法在任何地方通過反射方位該類的方法

2 垃圾收集算法

• 標(biāo)記-清除算法? ?首先標(biāo)記需要回收的對(duì)象，然后在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。具有兩個(gè)缺點(diǎn)，其一，效率問題，標(biāo)記和清楚兩個(gè)階段效率都不高；其二，空間問題，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的碎片。（白色區(qū)域?yàn)槲词褂?#xff0c;綠色區(qū)域?yàn)榇婊顚?duì)象，紅色區(qū)域?yàn)榭苫厥?#xff09;

?

• 復(fù)制算法? 為了解決效率問題進(jìn)化而來。將可用內(nèi)存劃分為大小相等的兩塊，每次使用其中的一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存用完就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存上，然后將已使用的內(nèi)存一次性清空，這樣不必考慮內(nèi)存碎片問題。現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)都采用這種收集方法回收新生代內(nèi)存，俱IBM公司調(diào)研新生代中的對(duì)象98%是“朝生夕死”的，所以并不需要1：1劃分，而是將內(nèi)存劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和一塊Survivor。當(dāng)回收時(shí)，Eden和Survivor中還存活的對(duì)象一次性復(fù)制到另一塊Survivor中，并其清理掉Eden和剛才使用的Survivor。在HotSpot中，Eden和Survivor的比例大小是8：1。
• 標(biāo)記-整理算法? 同樣首先標(biāo)記需要回收的對(duì)象，但后續(xù)步驟是讓存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉邊界外的內(nèi)存。（白色區(qū)域?yàn)槲词褂?#xff0c;綠色區(qū)域?yàn)榇婊顚?duì)象，紅色區(qū)域?yàn)榭苫厥?#xff09;
• 分代收集算法? 根據(jù)對(duì)象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，一般分為新生代和老年代，根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用適當(dāng)?shù)氖謾C(jī)算法。新生代采用復(fù)制算法，老年代采用“標(biāo)記-清理”或者“標(biāo)記-整理”算法。

3 內(nèi)存分配與回收策略

　　java技術(shù)體系中所提倡的自動(dòng)內(nèi)存管理最終可歸結(jié)為自動(dòng)化地解決了兩個(gè)問題：給對(duì)象分配內(nèi)存以及回收分配給對(duì)象的內(nèi)存。對(duì)象的內(nèi)存分配往大方向講就是在堆上分配，主要是在新生代的Eden區(qū)，如果啟動(dòng)了本地線程分配緩沖，將按線程優(yōu)先在TLBA上分配。內(nèi)存分配具有幾條普遍的分配規(guī)則：

• 對(duì)象優(yōu)先在Eden分配，當(dāng)Eden區(qū)沒有足夠空間進(jìn)行分配時(shí)，虛擬機(jī)將發(fā)起一次Minor GC　
• 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代，大對(duì)象就是需要大量連續(xù)空間的java對(duì)象，最典型的是長字符串或數(shù)組
• 長存活期的對(duì)象將進(jìn)入老年代，對(duì)象經(jīng)過一次Minor GC存活并被Survivor容納，該對(duì)象年齡置為1，以后沒熬過一次Minor GC，年齡就加1，當(dāng)?shù)揭欢ǔ潭染蜁?huì)晉升到老年代
• 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定，虛擬機(jī)并不是永遠(yuǎn)要求只有到年齡才能晉升老年代，如果相同年齡所有對(duì)象的大小總和大于Survivor空間一半，則其他大于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代
• 空間分配擔(dān)保，在發(fā)生Minor GC之前，虛擬機(jī)會(huì)先檢查老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)總空間，如果條件成立，Minor GC可以確保安全，否則就可能需要一次Full GC

　　Minor GC 和 Full GC 區(qū)別

• 新生代GC（Minor GC）：發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作，相對(duì)較頻繁，回收速度也較快
• 老年代GC（Major GC / Full GC）:發(fā)生在老年代的GC，出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會(huì)伴有至少一次Minor GC，Major GC速度一般比Minor GC慢10倍以上

4 HotSpot的GC算法實(shí)現(xiàn)

• 枚舉根節(jié)點(diǎn)? 可達(dá)性分析對(duì)于執(zhí)行時(shí)間的敏感體現(xiàn)在GC停頓上，因?yàn)檫@項(xiàng)分析工作必須在一個(gè)能確保一致性的快照中進(jìn)行（這里的一致性是指整個(gè)分析過程中整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)看起來就像被凍結(jié)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，不可以出現(xiàn)分析過程中對(duì)象引用關(guān)系還在不斷變化的情況，以保證分析結(jié)果準(zhǔn)確性），這點(diǎn)也是GC進(jìn)行時(shí)必須停頓所有java執(zhí)行線程（stop the world）的一個(gè)重要原因。在Hotspot虛擬機(jī)中，為了提升可達(dá)性分析效率，當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)停頓下來后，通過一組稱為OopMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來直接得知那些地方存放著對(duì)象引用，以便快速統(tǒng)計(jì)對(duì)象狀態(tài)。
• 安全點(diǎn)? 在OopMap的幫助下，HotSpot可以準(zhǔn)確快速的完成GC Roots枚舉。HotSpot沒有為每條機(jī)器指令都生成OopMap，而是在某些特定的位置記錄這些信息，即為安全點(diǎn)；也只有到達(dá)安全點(diǎn)才能停頓。如何在發(fā)生GC時(shí)所有線程都跑到最近的安全點(diǎn)停頓下來，有兩種方案可選：其一，搶斷式中斷（基本被拋棄），首先把所有線程中斷，如果發(fā)現(xiàn)有線程中斷的地方不在安全點(diǎn)，就讓線程恢復(fù)并跑到安全點(diǎn)；主動(dòng)式中斷，當(dāng)GC需要中斷時(shí)，不直接對(duì)線程操作，而是設(shè)置與安全點(diǎn)位置重合的一個(gè)標(biāo)識(shí)，每個(gè)線程執(zhí)行時(shí)主動(dòng)去輪訓(xùn)這個(gè)標(biāo)識(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)標(biāo)識(shí)為true時(shí)將自己中斷掛起。
• 安全區(qū)域? 安全點(diǎn)可以保證程序執(zhí)行時(shí)在不長的時(shí)間內(nèi)就會(huì)進(jìn)入安全點(diǎn)，但是對(duì)于處于sleep或blocked等狀態(tài)的沒有分配CPU時(shí)間的線程無法進(jìn)入安全點(diǎn)，這時(shí)候需要安全區(qū)域來解決。安全區(qū)域指一段代碼片段中，引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化，這個(gè)地方區(qū)域中的任意地方開始GC都是安全的。當(dāng)線程執(zhí)行到安全區(qū)域的代碼中時(shí)，將標(biāo)識(shí)自己進(jìn)入安全區(qū)域，這樣JVM發(fā)起GC時(shí)就就不用管處在安全區(qū)域的進(jìn)程了。

5 收集器簡介

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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/climber1990/p/7689621.html

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎(jiǎng)勵(lì)來咯，堅(jiān)持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎(jiǎng)

總結(jié)

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