《深刻理解Java虛擬機》--GC垃圾回收

垃圾回收簡介

Java垃圾回收是一項自動化的過程，用來管理程序所使用的運行時內存。經過這一自動化過程，JVM 解除了程序員在程序中分配和釋放內存資源的開銷。

做爲一個自動的過程，程序員不須要在代碼中顯示地啓動垃圾回收過程。System.gc()和Runtime.gc()用來請求JVM啓動垃圾回收。

在堆中，尤爲是在新生代中，常規應用進行一次垃圾收集通常能夠 回收70%～95%的空間，

方法區（或者HotSpot虛擬機中的永久代）的垃圾收集效率遠低於此。

永久代的垃圾收集主要回收兩部份內容：廢棄常量和無用的類。

判斷一個無用的類,要同時知足一下三個條件:

• 該類全部的實例都已經被回收，也就是Java堆中不存在該類的任何實例。
• 加載該類的ClassLoader已經被回收。
• 該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，沒法在任何地方經過反射訪問該類的方法。

堆內存如下三個主要區域：

①新生代（Young Generation）

• Eden空間（Eden space，任何實例都經過Eden空間進入運行時內存區域）
• S0 Survivor空間（S0 Survivor space，存在時間長的實例將會從Eden空間移動到S0 Survivor空間）
• S1 Survivor空間 （存在時間更長的實例將會從S0 Survivor空間移動到S1 Survivor空間）

②老年代（Old Generation）實例將從S1提高到Tenured（終身代）
③永久代（Permanent Generation）包含類、方法等細節的元信息永久代空間在Java SE8特性中已經被移除。

引用

不一樣的對象引用類型， GC會採用不一樣的方法進行回收，JVM對象的引用分爲了四種類型：

不管是經過引用計數算法判斷對象的引用數量，仍是經過可達性分析算法判斷對象的引 用鏈是否可達，斷定對象是否存活都與「引用」有關。

引用類型劃分：

強引用：是指在程序代碼之中廣泛存在的，相似「Object obj=new Object（）」這類的引 用，只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象。

軟引用：是用來描述一些還有用但並不是必需的對象。對於軟引用關聯着的對象，在系統將 要發生內存溢出異常以前，將會把這些對象列進回收範圍之中進行第二次回收。若是此次回收尚未足夠的內存，纔會拋出內存溢出異常。

String str=new String("abc"); // 強引用

SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str); // 軟引用
str =null; // 對開對象的強引用,轉換成軟引用
softRef.get() //獲得str對象，若是str被回收，則返回null複製代碼

弱引用：是用來描述非必需對象的，可是它的強度比軟引用更弱一些，被弱引用關聯的對象只能生存到下一次垃圾收集發生以前。當垃圾收集器工做時，不管當前內存是否足夠， 都會回收掉只被弱引用關聯的對象。

虛引用：也稱爲幽靈引用或者幻影引用，它是最弱的一種引用關係。一個對象是否有虛引用的存在，徹底不會對其生存時間構成影響，也沒法經過虛引用來取得一個對象實例。爲一 個對象設置虛引用關聯的惟一目的就是能在這個對象被收集器回收時收到一個系統通知。

垃圾收集算法

標記-清除算法：

算法分爲「標記」和「清除」兩個階段：首先標記出全部須要回收的對象，在標記完成後統一回收全部被標記的對象。

缺點：

• 一個是效率問題，標記和清除兩個過程的效率都不高；
• 標記清除以後會產生大量不連續的內存碎片，碎片太多可能會致使之後在程 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。

複製算法：

它將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。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。

缺點：

• 將內存縮小爲了原來的一半。
• 複製收集算法在對象存活率較高時就要進行較多的複製操做，效率將會變低。

標記-整理算法：

標記過程仍然與「標記-清除」算法同樣，但後續步驟不是直接對可回收對象進行清理，而是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。

分代收集算法:

當前商業虛擬機的垃圾收集都採用「分代收集」（Generational Collection）算法，這種算法並無什麼新的思想，只是根據對象存活週期的不一樣將內存劃分爲幾塊。

通常是把Java堆分爲新生代和老年代，這樣就能夠根據各個年代的特色採用最適當的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集時都發現有大批對象死去，只有少許存活，那就選用複製算法，只須要付出少許存活對象的複製成本就能夠完成收集。而老年代中由於對象存活率高、沒有額外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。

• 對新生代的對象的收集稱爲minor GC；
• 對舊生代的對象的收集稱爲Full GC；
• 程序中主動調用System.gc()強制執行的GC爲Full GC。

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，若是這個條件成立，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，那麼會繼續檢查老年代 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，將嘗試着進行 一次Minor GC，儘管此次Minor GC是有風險的；若是小於，或者HandlePromotionFailure設置 不容許冒險，那這時也要改成進行一次Full GC。