弄清Java虛擬機GC的運行過程

前言：要弄清Java虛擬機GC的整個過程，就得弄明白Java虛擬機用什麼來進行GC？Java虛擬機在哪裏GC？何時GC？GC什麼？

開門見山

GC（Garbage Collection）垃圾收集，JVM一個很是重要的功能。本文將圍繞着JVM的GC這個動做展開，來過一遍GC的整個運做過程。

JVM用什麼來進行GC

JVM是GC的發起者，準確說是VMThread是GC的發起者，那用什麼來進行GC呢？很顯然，用到的是垃圾收集器來進行GC的。而垃圾收集器，能夠根據堆中的分代，分爲不一樣類型的垃圾收集器。

新生代（Young generation）

• Serial垃圾收集器
• ParNew垃圾收集器
• Parallel Scavenge垃圾收集器

老年代（Tenured generation）

• CMS垃圾收集器
• Parallel Old垃圾收集器
• Serial Old垃圾收集器

G1是一個特殊的垃圾收集器，既能夠做爲新生代的垃圾收集器，也能夠做爲老年代的垃圾收集器。

更加詳細的垃圾收集器的知識，能夠閱讀《深刻理解JVM》這本書。

JVM在哪裏進行GC

JVM的GC動做只在兩個地方回收————堆和方法區。（JDK8的metaspace的GC，這裏暫不討論。若是還有其餘內存區域發生垃圾回收，請指正）

在堆取進行GC

首先，得了解堆是什麼，有什麼做用？言簡意賅——總結Java內存區域和常量池

這裏須要知道，JVM的GC採用了分代思想，因此堆被分紅了新生代和老年代，而新生代又被細分爲Eden區和From survivor和To survivor區。當類被JVM加載後，Java應用程序運行而後某個對象被new，這個對象就會被分配到堆中的新生代的Eden區（對象優先被分配到Eden區），若是Eden區域沒有足夠的內存來分配給該對象，就會觸發minor GC來清除已經「死亡」的對象，這樣才能將新清出的內存分配給該對象，通過GC都還存活的對象，會被移至From survivor區中。因爲新生代採用的複製算法，Eden區存活對象和From survivor區的存活對象將被複制到To survivor區中。在To survivor區中的對象，每通過一次GC，對象中的「年齡計數器」就會加1，若是超過了晉升爲老年代的年齡閾值時（默認爲15）對象就會晉升到老年代中。

因爲老年代裏存放的都是大對象、存活時間較久的對象，所以老年代通常都是用標記-整理算法或標記-清除算法。當老年代對象無法再分配內存時，會觸發一次Major GC（Full GC)，用於回收那些已經「死亡」的對象。

下圖爲堆中分代

在方法區中進行GC

在堆中進行GC通常能夠回收70%~95%的空間，相比在方法區中進行GC效率是很是低的。可是效率低不表明不進行GC。永久代的垃圾收集主要回收兩部份內容：廢棄常量和無用的類。

JVM何時進行GC

在上文中，已經講到了JVM何時進行GC。就是在Eden區沒有足夠內存分配給對象的時候進行Minor GC，在老年代無法再分配內存給大對象以及「老」對象的時候進行的Major GC（full GC）。這裏談一談Minor GC和Major GC：

• 新生代GC（Minor GC）：指發生在新生代的垃圾收集動做，由於Java對象大多都具有招生夕滅的特性，因此Minor GC很是頻繁，通常回收速度也很是快。
• 老年代GC（Major GC/Full GC）：指發生在老年代的GC，出現了Major GC，常常會伴隨至少一次的Minor GC（並非絕對的，例如Parallel Scavenge垃圾收集器就直接進行Major GC的策略選擇過程）。Major GC的速度通常比Minor GC慢10倍以上。

JVM對什麼對象進行GC

這裏，首先得了解對象在什麼狀況下會被進行GC？

是「真正死亡」的對象嗎？

那麼，對象怎麼才能被斷定爲「真正死亡」呢？JVM是經過可達性分析來進行分析的。可達性分析就是經過從GC Roots爲起點，判斷是否有一個引用鏈與被判斷的對象相連，若是相連這表明這個對象還「活着」，是可用的。然而，一個對象被真正斷定爲「死亡」，須要進行兩次標記（被標記爲可回收對象），而後在下一次JVM進行GC的時候，才被真正的回收掉。若是一個對象沒有與GC Roots的引用鏈相鏈接，也並無被真正斷定爲「死亡」，而是進行第一次標記，而後在第二次標記以前會進行「自救」過程。所謂的「自救」就是在第二次被標記以前，須要從新與引用鏈相鏈接。在第一次被標記後，對象會進行篩選，篩選的條件爲是否有必要進行執行finalize()方法。若是沒有必要執行finalize()方法，則就等待第二次被標記；若是有必要執行finalize()方法，則會先將對象放置在一個叫F-Queue的隊列中，而後等待虛擬機經過Finalizer線程去觸發對象的finalize()方法，而後在finalize()方法裏面，對象就開始自救的過程。對象自救能夠經過把this賦值給某個類變量或者對象的成員變量，就實現了和引用鏈從新鏈接的目的——自救成功。所以在第二次標記的時候就會把對象從F-Queue隊列中移除，而後虛擬機會在F-Queue中進行第二次小規模的標記，而後就等待下一次GC的來臨。

結論：

因此，從上面分析的結果來看，JVM進行GC的對象，就是沒有和引用鏈上相連的而且通過第一次標記，沒有「自救」成功的對象。