Java 中的 GC -- GC基礎常識

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文中討論的GC原理均基於 Sun Hotspot JVM，對於不一樣 JVM 實現可能會有不一樣。

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1. GC （Gabage Collector) 作了什麼事情

• 決定哪些內存須要回收（物理內存的位置）。

• 決定什麼時候回收這些內存。

• 決定以什麼方式（算法）回收這些內存

##2. GC 回收的不一樣區域

• 堆內存（Heap）。
• 方法區
• 程序計數器，虛擬機棧，本地方法棧 隨線程/方法 運行結束回收。
• 堆外內存 GC 不負責回收。

##3. GC 回收對象 的依據 ： 對象存活算法

• 引用計數算法

  • 算法說明： 每一個對象關聯一個引用計數器，當有引用就加1，引用失效時減一，引用爲0說明對象可回收
  • 缺陷： 對象循環互相引用不能檢測，指的是，多個對象之間互相引用，可是這多個對象與其餘外界再也不具有任何訪問條件的現象

• 根搜索算法

  • 算法說明： 從一系列 GCRoot 對象向下搜索，搜索走過的路徑叫作引用鏈，當某個對象不能經過引用鏈被搜索到，就說明可回收
  • GC Root： 1. 虛擬機棧中的引用對象 2. 方法區中靜態變量引用的對象 3. 方法區常量池引用的對象 4. 本地方法棧中引用的對象 （JNI）

• 總結

  • 大多數虛擬機採用的是跟搜索算法

##3. GC 引用的分類

• 強引用

  • 說明： 使用 new 關鍵字實例化賦值的對象與變量之間的關係叫作強引用
  • 回收時機： 只要強引用存在，就永遠不會被回收

• 軟引用

  • 說明： 描述有做用，但非必需的對象，使用 SoftReference 類來定義
  • 回收時機： 在系統發生內存溢出以前，會被歸入回收範圍以內並進行第二次回收

• 弱引用

  • 說明： 比軟引用更弱的引用類型，使用 WeakReference 類來定義
  • 回收時機： 只能存活到下一次垃圾收集發生以前（不管時候內存溢出）

• 虛引用

  • 說明： 最弱的引用類型，虛引用至關於對象的生命週期是透明的（不會延長對象的生命週期），甚至沒法經過虛引用得到對象的實例，惟一的目的就是在被回收的時候收到一個系統通知，使用 PhantomReference 類來定義
  • 回收時機： 至關於不存在，不影響回收時機

##3. GC 回收對象的全過程

• 堆內存的回收

  • 回收特色： 堆內存主要回收廢棄，無用的對象
  • 回收過程:
    1. 根據存活算法掃描到某個對象A已經不被引用並進行第一次標記
    2. 第一次標記以後，篩選該對象是否有必要執行 finalize（） 方法,執行的條件是該對象覆蓋了finalize（） 方法，而且finalize（） 方法未被調用過。
    3. 若是沒有必要執行finalize（） 方法
    4. 若是有必要執行finalize（）方法，該對象被放置到一個F-QUEUE隊列中，並在一個虛擬機線程去執行，執行的過程當中，只保證觸發這個方法，不保證等待方法運行結束（防止時間過長、死循環 致使GC回收機制崩潰）
    5. GC 進行第二次掃描，若是發現再次發現對象A 不被引用，那麼就將執行回收過程；這裏若是對象A在步驟 4 中執行finalize（） 方法的時候，在代碼裏面從新與GCRoot引用鏈得到的訪問關係，此次掃描將不會被掃描到，可是由於finalize（）已經被執行過了，因此下次一旦被掃描到，就不能再經過finalize（）來GC逃逸了

• 方法區內存的回收

  • 回收特色： 方法區內存主要回收廢棄，不用的 常量，類，接口

  • 回收常量： 加入對於某個常量池中的字符串，已經沒有任何該類型（String）的對象是這個值，也沒有其餘地方引用到了這個字面量，若是這個時候發生內存回收，並且有必要（這個根據情具體實現況判斷什麼是有必要，好比常量的生命時間，常量的使用頻率等），這個常量將被回收

  -回收類（包括它的接口，方法名，字段）： 1. 該類的實例對象都已經被回收 2. 加載該類的ClassLoader也已經被回收 3. 該類的Class 對象沒有被任何地方引用，也就是沒法經過反射來訪問這個類 4. 當知足了上述3個條件，僅僅是說明能夠回收了，不表明會回收，具體看不一樣虛擬機的限定條件 5. 類回收的主要場景： 對於應用大量 反射，動態代理，CGLib 等bytecode的框架以及場景，動態生成JSP和OSGI等頻繁定義用戶ClassLoader的場景，都有可能產生大量的自動生成的類加載行爲，爲了防止永久區溢出，須要對這種生成的類進行卸載