Java的垃圾回收機制

垃圾收集GC（Garbage Collection）是Java語言的核心技術之一， 在Java中，程序員不須要去關心內存動態分配和垃圾回收的問題，這一切都交給了JVM來處理。針對GC咱們這篇文章提出如下幾個問題，GC中斷定爲垃圾的標準，標記垃圾的算法以及回收垃圾的算法。

什麼樣的對象纔是垃圾？

這個問題其實很簡單，對於Java對象來說，若是說這個對象沒有被其餘對象所引用該對象就是無用的，此對象就被稱爲垃圾，其佔用的內存也就要被銷燬。那麼天然而然的就引出了咱們的第二個問題，判斷對象爲垃圾的算法都有哪些？

標記垃圾的算法

Java中標記垃圾的算法主要有兩種， 引用計數法和可達性分析算法。咱們首先來介紹引用計數法。

引用計數法

引用計數法就是給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它，計數器就加 1；當引用失效，計數器就減 1；任什麼時候候計數器爲 0 的對象就是不可能再被使用的，能夠當作垃圾收集。這種方法實現起來很簡單並且優缺點都很明顯。

• 優勢 執行效率高，程序執行受影響較小

• 缺點 沒法檢測出循環引用的狀況，致使內存泄露

優勢咱們很好理解，那麼什麼是循環引用呢？咱們舉一個簡單的例子。

public class MyObject {
    public MyObject childNode;
}
複製代碼

public class ReferenceCounterProblem {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject object1 = new MyObject();
        MyObject object2 = new MyObject();
        object1.childNode = object2;
        object2.childNode = object1;
    }
}
複製代碼

從上述代碼中咱們能夠看出，object1和object2並無任何價值，可是他們循環引用，形成內存泄露。

可達性分析算法

這個算法的基本思想就是經過一系列的稱爲 「GC Roots」 的對象做爲起點，從這些節點開始向下搜索，節點所走過的路徑稱爲引用鏈，當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連的話，則證實此對象是不可用的。

那麼什麼對象能夠做爲GCRoot？

• 虛擬機棧中的引用對象

• 方法區中的常量引用對象

• 方法區中的類靜態屬性引用對象

• 本地方法棧中的引用對象

• 活躍線程中的引用對象

可達性分析算法以下圖所示

那麼不可達的對象是不是必死之局呢？答案也是否認的

在可達性分析法中不可達的對象，它們暫時處於「緩刑階段」，要真正宣告一個對象死亡，至少要經歷兩次標記過程；可達性分析法中不可達的對象被第一次標記而且進行一次篩選，篩選的條件是此對象是否有必要執行 finalize 方法。當對象沒有覆蓋 finalize 方法，或 finalize 方法已經被虛擬機調用過期，虛擬機將這兩種狀況視爲沒有必要執行。被斷定爲須要執行的對象將會被放在一個隊列中進行第二次標記，除非這個對象與引用鏈上的任何一個對象創建關聯，不然就會被真的回收。

如何將垃圾回收？

在Java中存在着四種垃圾回收算法，標記清除算法、複製算法、標記整理算法以及分代回收算法。咱們接下來會分別介紹他們。

標記清除算法

該算法分爲「標記」和「清除」兩個階段：標記階段的任務是標記出全部須要被回收的對象，清除階段就是回收被標記的對象所佔用的空間。它是最基礎的收集算法，效率也很高，可是會帶來兩個明顯的問題：

• 效率問題

• 空間問題（標記清除後會產生大量不連續的碎片）

該算法具體流程以下圖所示

複製算法

爲了解決效率問題，咱們開發出了複製算法。它能夠將內存分爲大小相同的兩塊，每次使用其中的一塊。當第一塊的內存使用完後，就將還存活的對象複製到另外一塊去，而後再把使用的空間一次清理掉。這樣就使每次的內存回收都是對內存區間的一半進行回收。

簡單來講就是該對象分爲對象面以及空閒面，對象在對象面上建立，對象面上存活的對象會被複制到空閒面，接下來就能夠清除對象面的內存。

這種算法的優缺點也比較明顯

• 優勢：解決碎片化問題，順序分配內存簡單高效

• 缺點：只適用於存活率低的場景，若是極端狀況下若是對象面上的對象所有存活，就要浪費一半的存儲空間。

標記整理算法

爲了解決複製算法的缺陷，充分利用內存空間，提出了標記整理算法。該算法標記階段和標記清除同樣，可是在完成標記以後，它不是直接清理可回收對象，而是將存活對象都向一端移動，而後清理掉端邊界之外的內存。 以下圖所示：

分代收集算法

當前虛擬機的垃圾收集都採用分代收集算法，這種算法就是根據具體的狀況選擇具體的垃圾回收算法。通常將 java 堆分爲新生代和老年代，這樣咱們就能夠根據各個年代的特色選擇合適的垃圾收集算法。

好比在新生代中，每次收集都會有大量對象死去，因此能夠選擇複製算法，只須要付出少許對象的複製成本就能夠完成每次垃圾收集。而老年代的對象存活概率是比較高的，並且沒有額外的空間對它進行分配擔保，因此咱們必須選擇「標記-清除」或「標記-整理」算法進行垃圾收集。

本篇文章咱們介紹了 JavaGC 方面的內容，主要講了判斷垃圾的機制，以及經常使用的一些垃圾回收算法，但願可以對你有所幫助。