Java虛擬機之垃圾回收器（GC）

本文內容來自《深刻理解Java虛擬機》，主要是自身學習，用於記錄重點，方便回憶，複習。對應《深刻理解Java虛擬機》第三章，記錄GC的算法，特色，經常使用GC收集器。

虛擬機系列一：Java虛擬機以內存

1、對象能夠被回收？？

垃圾回收器的主要做用是回收無用的對象空間，那麼怎麼判斷對象是否已經無用了呢？？主要有兩種算法。

一、引用計數法

對象增長一個計數器，當有引用（變量）指向該對象是，計數器加一，但引用再也不指向該對象，計數器減一，計數器爲0便可回收。Java虛擬機未使用該方法，主要是因爲該方法很難解決循環應用問題。以下：

class GcTest{
    Object obj;
    public static void main(){
        GcTest objA = new GcTest();        GcTest objB = new GcTest();
        objA.obj = objB;        objB.obj = objA;
        objA = null;
        objB = null;
        //此種狀況下使用，應用計數法，對象objA，objB的計數均爲1，未能被回收
    }
}複製代碼

二、可達性分析法

從CG Roots出發，向下搜索，所走過的路徑稱爲引用鏈，當一個對象沒有在任何引用鏈上，則此對象可被回收。

GC Roots的對象包括如下引用：

（1）虛擬機棧（方法中局部變量指向的引用）中引用的對象。

（2）方法區中類靜態屬性引用的對象。

（3）方法區中常量引用的對象。

（4）本地方法區棧中JNI應用的對象。

補充：

可達性分析不可達的對象不會當即被回收，還得進過兩次標記過程。一、第一次標記爲篩選對象是否必要執行finalize()方法（對象沒有覆蓋finalize，或已經執行過則爲非必要）。二、若是1結果爲必要，則放入F-Queue隊列中，虛擬機會創建低優先機線程調用，不保證必定執行完finalize（是對象最後的復活機會）。

2、引用

一、強引用

相似Object obj = new Object()，不會被垃圾回收器回收。

二、軟引用

有用但非必須的對象，在系統將要發生內存溢出前，把這些對象列進回收範圍，進行第二次回收。經過SofeReference類實現。

三、弱引用

非必須對象，強度比軟引用弱，發生垃圾回收，不管內存是否足夠，都會回收對象。經過WeakReference實現

四、虛引用

幽靈引用、幻影引用，最弱的一種引用。惟一的用處是，垃圾回收時會收到一個系統通知，經過PhantomReference實現。

3、垃圾回收算法

一、標記-清除算法

標記出內存中可被回收的對象，回收相應的對象。主要有兩個不足：一、效率問題，標記、清除效率都不高。二、空間碎片化，會有大量不連續的內存碎片。

二、複製算法

將內存劃分爲大小相等的兩塊、一塊爲空閒面，一塊爲對象面。回收是減對象面中不能被回收的對象複製到空閒面，清除對象面內全部對象。此時的清除後的塊爲空閒面。使用於對象存活率低場景，少許複製，清除全部空間。

三、標記-整理算法

對不能被回收的對象進行標記，整理到連續的空間上，清除掉餘下空間。

Java虛擬機中機制

採用分代收集算法，把Java堆分爲年輕代、老年代。年輕代中每次回收都只有少許對象存活，適用「複製算法」。老年代存活率高、適用標記整理算法。

年輕代中分爲Eden區，還有兩塊Survivor區。

每次建立對象，使用Eden區及一塊Survivor區。當垃圾回收時，將對象複製到另外一塊Survivor區，清除該Eden區及Survivor區數據。HotSpot虛擬機默認Eden:Survivor大小比例爲8:1，也就是一塊Survivor只有空間10%，回收時，當Eden區大量對象存活時，Survivor明顯放不下。這時對象會被放入老年區。

進入老年區除以上狀況還有，Survivor區中數據通過15次（默認，可配置）垃圾回收，仍未被回收，會將對象放入老年區。

4、經常使用垃圾收集器

新生代垃圾收集器：   Serial(1)            ParNew(2)           Parallel Scavenage(3)

老年代垃圾收集器:      CMS(可配合的新生的收集器爲一、2)            Serial Old（可配合的新生的收集器爲一、二、3）         Parallel Old（可配合的新生的收集器爲3）

一、Serial收集器（-XX:+UseSerialGC）

單線程收集器，工做時，必須暫停其餘全部工做線程。Client模式下的默認年輕代（新生代）收集器，簡單高效。

二、ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC）

Serial收集器的多線程版，指定參數-XX:UseConcMarkSweepGC選項後，默認新生代收集器就會是ParNew，經過-XX:ParallelGCThreads限制垃圾收集器線程數。

三、Parallel Scavenge收集器（-XX:UseParallelGC）

吞吐量（運行用戶代碼時間/cpu時間（垃圾收集器工做時間+用戶代碼運行時間））優先的收集器。適合後臺運算而不須要太多交互任務。-XX:MaxGCPauseMillis控制垃圾收集器最大停頓時間，-XX:GCTimeRatio（(0,100)整數,工做時間/垃圾時間，如19 ，則工做時間佔比爲19/19+1 ）吞吐量大小。-XX:+UseAdaptiveSizePolicy虛擬機會根據系統狀況自動調整各參數。

四、Serial Old收集器（-XX:+UseSerialOldGC）

serial的老年代收集器，單線程、標記-整理算法。

五、Parallel Old收集器（-XX:UseParallelOldGC）

Parallel Scavenage，多線程、標記-整理算法，吞吐量優先。

六、CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

追求停頓時間短、標記-清除算法、過程包括：

一、初始化標記（Stop The World 中止工做線程）

二、併發標記

三、從新標記（Stop The World 中止工做線程）

四、併發清除

缺點：標記-整理算法，容易碎片化。

配置參數

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ，頂不住，須要Full GC時開啓內存合併整理。

-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction  設置多少次不壓縮的Full GC後進行GC壓縮，默認爲0，即每次Full GC都進行碎片整理。

七、G1收集器（Garbage-First）-XX:UseG1GC

複製+標記-整理，總體複製-整理算法，局部複製算法