GC和垃圾回收器其一

什麼是GC

GC（Garbage Collection）垃圾回收，釋放垃圾佔用的空間，對堆中已經死亡或者長時間沒有使用的對象進行清除和回收，防止內存泄漏。能夠有效使用內存空間。

什麼是垃圾

垃圾收集以前須要定義什麼是垃圾，以後才能決定如何回收垃圾。

拋開書面上介紹的幾種垃圾分析算法，一步到位說下jvm採用的可達性分析法。

可達性分析

基本思路是經過根引用（GC ROOT）做爲分析起點，沿着節點向下搜索，搜索路徑稱爲引用鏈（Reference Chain），當一個對象到GC ROOT沒有任何引用鏈時，證實對象再也不使用（GC ROOT到對象節點不可達）。

經過可達性分析算法能夠解決引用計數沒法解決的「循環依賴」，只要對象和GC ROOT之間沒法創建直接或者間接的連接，就能夠認定爲可回收對象。

GC ROOT

既然GC ROOT在對象可達性分析時如此重要，那麼哪些對象能夠做爲GC ROOT呢？

在以前須要先了解下JVM的內部結構：

如下四種狀況能夠認定爲GC ROOT：

• 虛擬機棧（棧幀的本地變量表）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

垃圾回收

在肯定垃圾以後就能夠進行垃圾回收了，回收過程當中最重要的一點就是如何高效的回收，這些也都是不一樣版本回收器進化的主要目標。

常見的垃圾收集算法：

• 標記清除
• 複製算法
• 標記整理

標記清除

標記清除（Mark-Sweep）是將內存中認定爲垃圾的對象進行標記，以後對這些標記的對象進行清理，清理以後的空間能夠給新對象使用。

可是這種操做算法存在的問題會存在大量不連續的清理空間，也就是內存碎片。內存碎片帶來的問題是，有的時候咱們進行對象分配時，須要連續的內存（好比數組這種）可是因爲內存中沒有足夠的聯繫內存，致使碎片內存用不了，形成了內存空間的浪費。

複製算法

複製（Copying）是在標記清除之上演進而來的，主要目的是解決內存碎片問題，將可用內存空間按照容量進行劃分紅大小相等的兩塊，每次只是用其中一塊，當這部份內存使用完成以後，能夠把存活對象複製到另外一塊上面，把以前使用的內存進行一次性清理，保證內存空間連續可用，複製算法咱們能夠不考慮內存碎片等問題，分配過程更簡單高效。

可是複製算法帶來的就是空間的代價更大。

標記整理

既然標記清除，複製算法都存在一些明確的短板，是否能夠針對這些短板設計一個回收算法呢？因而就有了標記整理算法（Mark-Compact）。

標記整理過程和標記清除算法同樣，可是後續整理方式是將存活對象統一移動到內存到一側，在進行邊界外的對象清除。

這種算法屬於標記清除算法的升級版本，能夠解決內存碎片問題，也避免了複製算法存在一半空間浪費的問題，可是也不是沒有問題。首先他會形成更多的內存變更，好比須要判斷存活對象，整理存活對象地址，效率上對於複製算法來講要差不少。

分代回收

咱們瞭解了三種收集算法，JVM內存回收就能夠根據本身特色進行算法選擇了。

好比JVM根據對象存活週期不一樣將內存劃分紅不一樣的幾部分。好比堆中針對於快生快消特色分出了新生代，存活較久對象分出了老年代。因而針對不一樣代對象特色能夠選擇不一樣的回收算法，好比年輕代對象生命週期比較短，可選擇複製算法減小標記整理的代價。老年代存活對象較多，空間利用率上相對要求較高，須要使用標記清理或者標識整理算法。

JVM內存模型

那麼JVM中對象具體是怎麼分配的呢？從內存模型講起。

堆是內存中最大的一塊，也是垃圾回收的主要戰場。

堆主要分爲兩個區域：年輕代和老年代，年輕代又分爲Eden，s1，s2區。

Eden

新生對象優先在Eden中分配，當Eden中沒有足夠空間後，會觸發一次YGC（比較討厭用Minor GC和Major GC的說法），YGC以後Eden區被回收，無需回收的對象進入S1區，若是S1區容不下則直接進入老年代。

S區

S區主要做用是做爲Eden和Old之間的緩衝帶，由於以前說過Eden大部分對象都是短生命的，因此爲了不YGC以後直接進入老年代，引入S區也是有必要的，緩衝了由於頻繁YGC使得老年代被填滿的風險。

由於一而再再而三以後大部分對象仍是在新生代消亡了，因此設置一個S區是明智的。

通常對象須要通過15（默認）YGC以後才進入老年代。

而兩個S區的目的就是爲了採用複製算法，來解決碎片問題。若是一個區域的話你就只能採起標記整理或標記清除算法了，爲了下降YGC期間（由於YGC太頻繁了）對於程序的影響，用複製算法這種簡單可依賴的方式還有有必要的。

若是分紅好幾個S區會有什麼問題呢？頻繁的複製是個問題，過多的S區空間形成總體空間利用率更低也是個問題，相信這個2的閾值也是通過屢次實驗得來的，因此GC的不少默認算法實際上是很優的配置，除非結合本身業務特色，不然比建議進行修改。

Old區

默認老年代佔用整個區的2/3，只有發生Full GC（這個說法也不許確，咱們用CMS回收器，因此就稱爲CMS GC吧）時才進行整理，Full GC會形成STW，內存越大STW確定時間就越長（這個也是咱們調優JVM參數一個很重要的參考點），因此內存並非越大越好。上面說了老年代存在大量長期對象，因此採用標記算法更合適。

哪些對象會進入老年代？

• 內存擔保，沒法放置對象直接進入老年代
• 大對象直接進入老年代，可配置
• 長期存活對象進入老年代，好比age=15
• 動態對象年齡進入老年代，主要是s區空間不足了，某一個年齡及以上對象大小總和大於整個S區一半，這些年齡的對象直接進入老年代