Jvm垃圾回收器（基礎篇）

一：概述

　　在這篇文章中《Jvm運行時數據區》介紹了Java內存運行時區域的各個部分，其中程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧，3個區域隨着線程的生存而生存的。內存分配和回收都是肯定的。隨着線程的結束內存天然就被回收了，所以不須要考慮垃圾回收的問題。而Java堆和方法區則不同，各線程共享，內存的分配和回收都是動態的。所以垃圾收集器所關注的都是這部份內存。

　　接下來咱們就討論Jvm是怎麼回收這部份內存的。在進行回收前垃圾收集器第一件事情就是肯定哪些對象還存活，哪些已經死去。下面介紹兩種基礎的回收算法。

1.1 引用計數算法

　　給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時計數器就+1，當引用失效時計數器就-1,。只要計數器等於0的對象就是不可能再被使用的。

　　此算法在大部分狀況下都是一個不錯的選擇，也有一些著名的應用案例。可是Java虛擬機中是沒有使用的。

　　優勢：實現簡單、判斷效率高。

　　缺點：很難解決對象之間循環引用的問題。例以下面這個例子

Object a = new Object(); 
Object b = new Object(); 
a=b; 
b=a; 
a=b=null; //這樣就致使gc沒法回收他們。　　

1.2 可達性分析算法

　　經過一系列的稱爲「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，當一個對象到GC Roots沒有使用任何引用鏈時，則說明該對象是不可用的。

　　主流的商用程序語言（Java、C#等）在主流的實現中，都是經過可達性分析來斷定對象是否存活的。

　　經過下圖來清晰的感覺gc root與對象展現的聯繫。所示灰色區域對象是存活的，Object5/6/7均是可回收的對象

  

　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）中引用的對象
• 方法區中靜態變量引用的對象
• 方法區中常量引用的對象
• 本地方法棧（即通常說的 Native 方法）中JNI引用的對象

　優勢：更加精確和嚴謹，能夠分析出循環數據結構相互引用的狀況；

　缺點：實現比較複雜、須要分析大量數據，消耗大量時間、分析過程須要GC停頓（引用關係不能發生變化），即停頓全部Java執行線程（稱爲"Stop The World"，是垃圾回收重點關注的問題）。

二：引用

　在jdk1.2以後，Java對引用的概念進行了擴充，整體分爲4類：強引用、軟引用、弱引用、虛引用，這4中引用強度依次逐漸減弱。

• 強引用：指在代碼中廣泛存在的，相似 Object obj = new Object(); 這類的引用，只有強引用還存在，GC就永遠不會收集被引用的對象。
• 軟引用：指一些還有用但並不是必須的對象。直到內存空間不夠時（拋出OutOfMemoryError以前），纔會被垃圾回收。採用SoftReference類來實現軟引用
• 弱引用：用來描述非必須對象。當垃圾收集器工做時就會回收掉此類對象。採用WeakReference類來實現弱引用。
• 虛引用：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， 惟一目的就是能在這個對象被回收時收到一個系統通知， 採用PhantomRenference類實現

 2.1 判斷一個對象生存仍是死亡

　　宣告一個對象死亡，至少要經歷兩次標記。

　　一、第一次標記

　　若是對象進行可達性分析算法以後沒發現與GC Roots相連的引用鏈，那它將會第一次標記而且進行一次篩選。

　　篩選條件：判斷此對象是否有必要執行finalize()方法。

　　篩選結果：當對象沒有覆蓋finalize()方法、或者finalize()方法已經被JVM執行過，則斷定爲可回收對象。若是對象有必要執行finalize()方法，則被放入F-Queue隊列中。稍後在JVM自動創建、低優先級的Finalizer線程（可能多個線程）中觸發這個方法；　　

 

　　二、第二次標記

　　GC對F-Queue隊列中的對象進行二次標記。

　　若是對象在finalize()方法中從新與引用鏈上的任何一個對象創建了關聯，那麼二次標記時則會將它移出「即將回收」集合。若是此時對象還沒成功逃脫，那麼只能被回收了。

　　三、finalize() 方法

　　finalize()是Object類的一個方法、一個對象的finalize()方法只會被系統自動調用一次，通過finalize()方法逃脫死亡的對象，第二次不會再調用；

　　特別說明：並不提倡在程序中調用finalize()來進行自救。建議忘掉Java程序中該方法的存在。由於它執行的時間不肯定，甚至是否被執行也不肯定（Java程序的不正常退出），並且運行代價高昂，沒法保證各個對象的調用順序（甚至有不一樣線程中調用）。

三：回收方法區　　

　　永久代的垃圾收集主要分爲兩部份內容：廢棄常量和無用的類。

3.1 回收廢棄常量

　　回收廢棄常量與Java堆的回收相似。下面舉個栗子說明

　　假如一個字符串「abc」 已經進入常量池中，但當前系統沒有一個string對象是叫作abc的，也就是說，沒有任何string對象的引用指向常量池中的abc常量，也沒用其餘地方引用這個字面量。若是這是發生內存回收，那麼這個常量abc將會被清理出常量池。常量池中的其餘類（接口）、方法、字段的符號引用也與此相似。

3.2 回收無用的類

　　須要同時知足下面3個條件的才能算是無用的類。

1. 該類全部的實例都已經被回收，也就是Java堆中無任何改類的實例。
2. 加載該類的ClassLoader已經被回收。
3. 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

　　虛擬機能夠對同時知足這三個條件的類進行回收，但不是必須進行回收的。是否對類進行回收，HotSpot虛擬機提供了-Xnoclassgc參數進行控制。

 

----對《深刻理解Java虛擬機》第3章垃圾收集器與內存分配策略 3.2小節總結。接下來總結3.3小結垃圾收集算法。