深刻理解java虛擬機（2）------垃圾收集器和內存分配策略

GC可謂是java相較於C++語言，最大的不一樣點之一。

1.GC回收什麼？

上一篇講了內存的分佈。

其中程序計數器棧，虛擬機棧，本地方法棧 3個區域隨着線程而生，隨着線程而死。這些棧的內存，能夠理解爲在編譯期已經肯定。

方法結束，或者線程結束時，內存就天然被回收了。

 一個interface的多個實現類，須要的內存可能不同，一個方法的多個分支須要的內存也不同，咱們只有在程序運行的時候，才知道會建立那些對象，須要多少內存。

這部分分配和回收都是動態的，GC所關注的就是這部份內存。

2.回收的標準：

java堆裏面幾乎存放着全部的對象實例。對象實例若是已經再也不被使用，那這段內存就應該被回收，這個時候就是GC上場的時候。

虛擬機棧，程序計數器，本地方法棧，這些都會隨着線程的消亡而消亡。因此這些不須要考慮內存的回收。u

GC的回收特指Java堆 & 方法區的內存。

2.1 引用計數法：

給對象一個引用計數，當計數爲0的時候，能夠理解爲，該對象再也不被使用，能夠釋放內存。

可是這個方法很難解決一個問題：對象間的相互引用問題。

舉個例子：

對象objA和objB都有字段instance。

objA.instance = objB;

objB.instance = objA;

它們沒有其餘引用。

可是它們的引用計數不可能爲0.因而沒法通知GC回收它們。

2.2 可達性分析算法：

主流的商用程序語言的主流實現中，都稱爲可達性分析。

這個算法的基本思想經過GC Roots的對象做爲起始點。當一個對象，到起始點，沒有鏈接的時候，能夠理解爲，這個節點的內存能夠釋放。

從圖中能夠看到，object5,object6,object7 這些對象會被GC回收。

 

2.3 引用

不管經過何種算法來實現GC，都和引用有關。

java1.2以後，引用分爲 強引用，軟應用，弱引用，已級虛引用。

強引用是java廣泛存在的一種狀態，相似new 一個對象。強引用不會被GC回收。

軟引用，軟引用是描述還有用，但未必要存在的對象。它的生存時間是，當內存不足時，也就是快要OOM的時候，GC會回收它。

弱引用，就是非必要的的對象。被弱引用指向的對象，只能生存到下一次GC以前。

虛引用，虛引用的目的是爲了當GC發生時，能夠收到一個系統通知。不會對引用對象產生任何影響。

2.4 對象如何判斷要回收：

GC會對不可達的對象，作第一次標記。

當該對象執行finalize方法後，或者沒有覆蓋finalize方法，這回被第二次標記，這個時候，GC會被這段內存清理。

當對象執行finalize方法時，JVM會把它放在一個F-queue裏面，這是這個對象實例拯救本身的最後機會。

它只須要在finalize裏面，把this賦給某個變量。

任何一個對象finalize只會被執行一次。

 

3.垃圾收集的算法

3.1標記清楚算法：

顧名思義，分2端過程，先標記，再清除。先標記須要回收的內存，標記完成後，統一回收。

這個是最基礎的算法，其餘算法都是以此爲基礎。

2個缺點：效率問題，標記和清除效率都不高。內存碎片，標記清除以後會產生大量的空間碎片。若是申請大的內存

可能會申請不到，而不得不提早觸發下一次GC

3.2 複製算法

就是將內存分爲大小相等的2塊，每次只使用一塊，當一塊用完的時候，就將還存活的部分，複製到另外一塊空間，而後

把已經使用的那塊作一次性清理，這種清理速度很是快。

這樣就不用考慮內存碎片的狀況。只是這種算法代價就是一半的內存空間。

3.3 標記--整理算法

標記過程同前面同樣，標記結束後，把內存塊移到一塊兒。（這裏的移動是指針移動，邏輯內存移動，物理內存應該沒有變化。）

讓全部存活的對象移向一端，而後直接清理掉端邊界之外的內存，清理速度很快，可是內存移動是耗時？。

從實現上說，清理應該是和硬盤刪除文件同樣，不是真正的刪除，而是把對應的內存標記爲 未使用。而且把文件名刪除。

3.4 分代算法

根據對象存活週期的不一樣，分爲新生代，和老年代。

在新生代，每次回收都有不少對象被回收，能夠選用複製算法，只須要少許存活的對象複製成本就能夠。複製成本地，而且發生機率高，清理速度快。

而老年代，存活的時間比較久，發生機率地，對空間要求高，對時間要求低。必須使用標記清楚或者標記整理方法。

如今商業虛擬機的配置，因爲98%的對象可能會很快被釋放，因此複製算法並不是是1:1最合理。

HotSpot（Sun公司開發的虛擬機）分配就是一塊較大的Eden空間& 2塊Survivor空間。

比例位Eden：Survivor = 8：1.複製算法發生時，Eden+1Survivor 剩餘的內存 copy到1Survivor上。

3.4.1 枚舉根節點

在選擇處理GC Roots方法時，GC Root所在的上下文可能有數百兆，因此在判斷GC Roots的時候，應該確保一致性，JVM

應該中止全部java執行線程。因此GC是佔用CPU做爲代價！

4.內存分配策略和回收

java所解決的內存的管理歸根到底就是2個問題，內存的分配 & 已分配內存的回收。關於回收，咱們已經很詳細的分析GC的算法。

4.1對象優先在Eden分配

大多數狀況下，對象在新生代的Eden區中分配內存，當Eden區內存不足時，java虛擬機將發生GC，

釋放不須要的對象。

4.2 大對象直接在老年代

大對象，是指須要大量連續空間的對象，好比很長的字串或者數組。

比大對象更糟糕的事情就是，遇到一羣很快無用的 大對象。

大對象佔據內存空間，尤爲這些對象使用頻率不高，這樣就浪費了不少空間。容易照成GC的頻率過多。

4.3 長期存活的對象將進入老年代

對象開始放在新生代eden區，若是度過一次GC，進入Survivor空間，對象年齡設置爲1.

之後，每一次GC，年齡就加1。

當年齡到達必定的閥值之後（默認是15），就回進入老年代。

4.4 空間分配擔保

爲了充分利用新生代的內存空間，複製算法並無1:1的來分配。因此有機率當Eden還保留大量的對象時，1個Survivor沒法複製所有的對象

這個時候就須要部份內存放入老年代。But 若是老年代內存不足呢？那隻能繼續GC，以確保有足夠的空間。