（轉）Java垃圾回收基本過程

本編博客內容來自oschina，是一篇譯文，文中圖片比較直觀的介紹了JVM進行垃圾回收的過程。原文內容來自oracle官網：Java Garbage Collection Basics

oschina原譯文地址：https://www.oschina.net/translate/java-gc

1、什麼是自動垃圾回收？

自動垃圾回收時一種在堆內存中找出哪些對象在被使用，還有哪些對象沒被使用，而且將後者刪掉的機制。所謂使用中的對象（已引用對象），指的是程序彙總有指針指向的對象；而未使用中的對象（未引用對象），則沒有被任何指針給指向，所以佔用的內存也能夠被回收掉。

在用C之類的編程語言時，程序員須要自動手動分配和釋放內存。而Java不同，它有垃圾回收器，釋放內存由回收器負責。本文接下來將介紹垃圾回收機制的基本過程。

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第一步：標記

垃圾回收的第一步是標記。垃圾回收器此時會找出哪些內存在使用，還有哪些不是。

上圖中，藍色表示已引用對象，橙色表示未引用對象。垃圾回收器要檢查完全部的對象，才能知道哪些有被引用，哪些沒。若是系統裏全部的對象都要檢查，那這一步可能會至關耗時間。

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第二步：清除

這一步會刪掉標記處的未引用對象。

內存分配器會保留指向可用內存的引用，以供分配新對象。

壓縮

爲了提高性能，刪除了未引用對象後，還能夠將剩下的已引用對象放在一塊兒（壓縮），這樣就能更簡單快捷地分配新對象了。

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爲何須要分代垃圾收集 

以前說過，逐一標記和壓縮Java虛擬機裏的全部對象很是低效：分配的對象越多，垃圾回收須要的時間就越久。不過，根據統計，大部分的對象，其實用沒多久就不用了。

來看個例子吧。（下圖中，豎軸表明已分配的字節，而橫軸表明程序運行時間）

上圖可見，存活（沒被釋放）的對象隨運行時間愈來愈少。而圖中左側的那些峯值，也代表了大部分對象的壽命都很短

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JVM 分代

根據以前的規律，就能夠用來提高JVM的效率了。方法是，把堆分紅幾個部分（就是所謂的分代），分別是新生代、老年代、永久代。

新對象會被分配在新生代內存中。一旦新生代內存滿了，就會開始觸發小型垃圾回收，對死掉的對象進行清理。新生代內存，死掉的越多，回收過程就越快；至於那些還存活的對象，此時就會增長年齡老化，並最終進入到老年代內存。

Stop the World事件——全部的小型垃圾回收都屬於一種叫「Stop the World」的事件。在這種事件發生時，全部的程序線程都要暫停，直到事件完成（好比這裏就是完成了全部回收工做）爲止。

老年代用來保存長時間存活的對象。一般，設置一個閾值，當達到該年齡時，年輕代對象會被移動到老年代。最終老年代也會被回收。這個實踐稱爲Major GC。

Major GC也會觸發STW（Stop the World）。一般，Major GC會慢不少，由於它涉及到全部存活對象。因此，對於響應性的應用程序，應該儘可能避免Major GC。還要注意，Major GC的STW的時長受老年代垃圾回收器類型的影響。

永久代包含JVM用於描述應用程序中類和方法的元數據。永久代是由JVM在運行時根據應用程序使用的類來填充的。此外，Java SE類庫和方法也存儲在這裏。

若是JVM發現某些類再也不須要，而且其餘類可能須要空間，則這些類可能會被回收。

 

2、世代垃圾收集過程

 如今你已經瞭解了爲何堆被分爲不一樣的代，如今是時候看看這些空間時如何相互做用的。後面的圖片將介紹JVM中的對象分配和老化過程。

一、首先，將任何新對象分配給eden空間。兩個survivor空間都是空的。

二、當eden空間填滿時，會觸發輕微的垃圾收集。

三、引用的對象被移動到第一個survivor空間。清除eden空間時，將刪除爲引用的對象。

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 四、在下一次Minor GC中，Eden區也會作一樣的操做。刪除未被引用的對象，並將被引用的對象移動到Survivor區。然而，這裏，他們被移動到了第二個Survivor區（S1）。此外，第一個Survivor區（S0）中，在上一次Minor GC倖存的對象，會增長年齡，並被移動到S1中。待全部倖存對象都被移動到S1後，S0和Eden區都會被清空。注意，Survivor區中有了不一樣年齡的對象。

五、在下一次Minor GC中，會重複一樣的操做。不過，這一次Survivor區會交換。被引用的對象移動到S0.倖存的對象增長年齡。Eden區和S1被清空。

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六、此幻燈片演示了promotion。在較小的GC以後，當老化的物體達到必定的年齡閾值（在該示例中爲8）時，它們從年輕一代晉升到老一代。

七、隨着較小的GC持續發生，物體將繼續被推廣到老一代空間。

八、因此這幾乎涵蓋了年輕一代的整個過程。最終，將主要對老一代進行GC，清理並最終壓縮該空間。