JVM垃圾回收算法

原文地址：xeblog.cn/articles/23

肯定可回收對象

引用計數法

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用這個對象的時候，計數器的值就加1；當對象的引用失效時，計數器的值就減1；任什麼時候刻計數器爲0的對象就被斷定爲可回收的對象。
存在兩個對象之間互相循環引用的問題

Object obj1 = obj2
Object obj2 = obj1
複製代碼

對象 obj1 引用了對象 obj2 ，對象 obj2 又引用着對象 obj1，兩個對象互相引用，使得計數器都不能爲0，這種狀況若是使用 引用計數法 就沒法判斷對象是不是可回收的。

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 沒有任何 引用鏈 相連時，則證實此對象是可回收的。

如圖所示，對象 Object 五、Object 六、Object 7 雖然互相有關聯，可是它們到 GC Roots 是不可達的，因此它們將會被暫定爲是可回收的對象。但此時斷定並無徹底結束，由於斷定一個對象是不是可回收是須要通過兩次標記過程的，上述是第一次的標記過程，第二次標記則是將第一次標記的對象進行一次篩選：經過判斷該對象是否須要執行 finalize() 方法。若是該對象覆蓋了 finalize() 方法，而且系統沒有運行過該方法（finalize() 方法全局只運行一次），則表示該對象須要執行finalize() 方法，那麼這個對象將會被放入到一個叫 F-Queue 的隊列中，等待虛擬機中的一個低優先級的Finalizer 線程去執行它。在執行 finalize() 方法的過程當中，只要該對象沒有和 GC Roots 引用鏈上的任何一個對象有關聯，這個對象才能被真正的定爲是可回收的對象。

能夠做爲 GC Roots 的對象：

• 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象；
• 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JNI（Native方法）引用的對象。

JVM就是採用 可達性分析算法 來判斷對象是不是可回收的。

回收方法區

方法區處於JVM的永久代區域，且永久代的垃圾回收效率遠低於堆中（尤爲是在新生代中）的回收效率，對於這塊區域主要是回收兩部份內容：廢棄常量和無用類。

常量回收

回收常量與回收Java堆中的對象很是相似。若是當前系統中沒有任何一個變量與常量A相等，常量A也沒有在任何地方被引用，則常量A就是可回收的。

類回收

判斷一個類是否可回收是很是苛刻的，須要同時知足3個條件：

• 該類的全部實例都已經被回收，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。

垃圾回收算法

標記－清除算法

首先經過 可達性分析算法 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

• 標記和清除的效率都不高。
• 標記清除後會產生大量不連續的內存碎片，空間碎片太多可能會致使程序在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

將可用內存按容量分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊，當這一塊內存用完時，就將還存活的對象複製到另一塊上，而後把已使用過的內存空間一次性清理掉。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，只要移動堆頂指針，按順序分配內存便可，簡單高效。

缺點

• 將可用內存縮小爲原來的一半了。

優勢

• 解決了內存碎片的問題。
• 新生代中採用這種算法效率較高。

標記－整理算法

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，老年代通常不能直接選用這種算法。 根據老年代的特色，提出了一種「標記－整理」算法，標記過程與「標記－清除」算法同樣，不一樣的是這種算法不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。

缺點

• 標記和整理的效率都不高。

優勢

• 解決了內存碎片的問題。

分代回收算法

根據對象存活週期的不一樣，將 Java堆內存 劃分爲 新生代 和 老年代，這樣能夠根據各個年代的特色採用最適當的回收算法。

新生代： 每次垃圾回收時都發現有大批對象死去，只有少許對象存活，可採用 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回收。

老年代： 對象存活率高，沒有額外空間對它進行分配擔保，必須使用 標記－清除 或 標記－整理 算法進行回收。

參考

• 《深刻理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐 第二版》