垃圾回收機制

那些內存須要回收？

何時回收？

如何回收？

    在程序運行時，什麼時候會觸發垃圾回收？

1、內存分配與回收策略

    java技術體系中所提倡的自動內存管理最終能夠歸結自動解決兩個問題： 給對象分配內存、回收分配給對象的內存。咱們下面一塊兒討論給對象分配內存的那點事。

    對象的內存分配，往大方向上講，就是在堆上分配，對象主要分配在新生代的Eden區，若是啓動了本地線程分配緩衝，將按照線程優先在TLAB上分配。少數狀況下也可能直接分配在老年代中。分配的規則並非百分百固定的，七夕節取決於當前使用的是哪種垃圾收集器組合，還有虛擬機中與內存相關的參數設置。

1. 對象優先在Eden分配

    大多數狀況下，對象在新生代Eden區中分配。當Eden區沒有足夠空間進行分配時，虛擬機將發起一次Minor GC。

 2. 大對象直接進入老年代

    所謂的大對象是指，須要大量連續內存空間的java對象，最典型的的大對象就是那種很長的字符串以及數組。常常出現大對象容易致使內存還有很多空間時就提早觸發垃圾收集以獲取足夠的連續空間來安置它們。

    虛擬機提供了一個-XX:PretenureSizeThreshold參數，令大於這個設置值的對象直接在老年代分配。這樣的目的是避免在Eden區及兩個survivor區之間發生大量的內存複製。

 3. 長期存活的對象將進入老年代

     既然虛擬機採用了分代收集的思想來管理內存，那麼內存回收時就必須能識別那些對象應放在新生代，那些對象應放在老年代中。爲了作到這一點，虛擬機給每一個對象定義了一個對象年齡計數器。若是對象在Eden出生並通過第一次Minor GC後仍然存活，而且能被Servivor容納的話，將被移動到Servivor空間中，而且對象年齡設置爲1。對象在Servivor區中每熬過一次Minor GC，年齡就增長1歲，當它的年齡增長到必定程度（默認15歲）就將會被晉升到老年代中。對象晉升老年代的年齡閾值：-XX:MaxTenuringThreshold設置。

 4. 動態對象年齡判斷

     爲了更好的適應不一樣程序的內存狀況，虛擬機並非永遠的要求對象的年齡必須達到了MaxTenuringshold才能晉升老年代，若是在servivor空間中相同年齡全部對象大小的總和大於servivor空間的一半，年齡大於或等於該年齡的對象就能夠直接進入老年代，無須等到MaxTenuringThreshold中要求的年齡。

 5. 空間分配擔保

        在發生Minor GC以前，虛擬機會先檢查老年代最大可用的連續空間是否大於新生代全部對象總空間，若是條件成立，那麼Minor GC能夠確保是安全的。

若是不成立，則虛擬機會查看HandlePromotionFailure設置值是否容許擔保失敗。

        若是容許，那麼會檢查老年代最大可用的連續空間是否大於歷次晉升到老年代對象的平均大小

            若是大於，將嘗試進行一次Minor GC

            若是小於，或者HandlePromotionFailure設置不容許冒險，那這是要改成進行一次Full GC    

    

    垃圾收集器在對堆進行回收前，第一件事就是肯定這些對象之中那些還活着，那些已經死？

2、可達性分析算法

      在主流的商用程序語言的主流實現中，都是經過可達性分析（reachability Analusis）來判斷對象是否存活。這個算法的基本思路：經過一系列的成爲「GC Roots」的對象做爲起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲引用鏈（Reference Chain），當一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈時，則證實此對象是不可用的。

   

在Java語言中，可做爲GC Roots的對象包括下面幾種：

·虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的變量

·方法區中類靜態屬性引用的對象

·方法區中常量引用的對象

·本地方法棧中native引用的對象

  判斷對象是否存活都與引用有關。在JDK1.2之前，java中引用的定義很傳統：若是reference類型的數據中存儲的數值表明另一塊內存的起始地址，就稱這塊內存表明着一個引用。在jdk1.2以後，java對引用的概念進行了擴充，將引用分爲強引用（Strong Reference）、軟引用（Soft Reference）、弱引用（Weak  Reference）、虛引用（Phantom Reference）。

    對於已經判斷是不可用對象，如何進行清理。

3、垃圾收集算法

1. 標記-清除（Mark-Sweep）算法

   

    最基礎的收集算法是「標記-清除」算法，算法分爲「標記」和「清除」兩個階段：首先標記出全部要回收的對象，在標記完成後統一回收全部被標記的對象。它主要不足有兩點：一個是效率問題。標記和清除兩個過程的效率都不高；另外一個是空間問題，標記清除以後會產生大量的不連續的內存碎片，空間碎片太多可能會致使之後程序運行過程當中須要分配較大對象時，沒法找到足夠的連續內存而不得不提早觸發另外一次垃圾收集動做。

2. 複製算法

      爲了解決效率問題，一種稱爲「複製（copying）」的收集算法出現了，它將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活着的對象複製到另一塊上面，而後再把已使用過的內存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對整個半區進行內存回收，內存分配時也就不用考慮內存碎片等複雜狀況，只要移動棧頂的指針，按順序分配內存便可。這種算法的代價是將內存縮小爲原來的一半。

      如今的商業虛擬機都是採用複製算法來回收新生代，新生代中的對象98%是朝生夕死。將內存劃分爲一塊較大的Eden空間和兩個較小的Servivor空間，每次使用Eden和其中一塊Servivor。當回收時，將Eden和Servivor中還存活的對象一次性複製到另一塊Servivor空間上，最後清理掉Eden和剛纔使用過的Servivor空間。HotSpot虛擬機默認Eden和Servivor的大小比例是8:1，也就是說每次新生代中可用的內存空間爲整個新生代容量的90%，只有10%的內存會被浪費。當Servivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對象時，這些對象直接經過分配擔保機制進入老年代。

3. 標記-整理（Mark-Compact）算法

    根據老年代的特色，有人提出來「標記-整理」算法，先標記全部要回收的對象，而後讓全部存活的對象都向一端移動，而後直接清理掉端邊界之外的內存。

    

4. 分帶收集算法

    當前商業虛擬機的垃圾收集都是採用「分代收集（Generational Collection）算法」。根據對象存活週期的不一樣將內存劃分爲幾塊。通常把java堆分爲新生代和老年代，能夠根據各個年代的特色採用最合適的收集算法。

·新生代中，每次垃圾收集時都發現有大批對象死去，只有少許存活，選擇複製算法，只須要付出少許存活對象的複製成本就能夠完成收集。

·老生代中，對象存活率高、沒有額外的空間對它進行分配擔保，就必須使用「標記-清理」或者「標記-整理」算法來進行回收。