一文带你深入理解JVM

垃圾收集即垃圾回收，简单的说垃圾回收就是回收内存中不再使用的对象。所谓使用中的对象(已引用对象)，指的是程序中有指针指向的对象;而未使用中的对象(未引用对象)，则没有被任何指针给指向，因此占用的内存也可以被回收掉。

垃圾回收的基本步骤分两步：

• 查找内存中不再使用的对象(GC判断策略)
• 释放这些对象占用的内存(GC收集算法)

3.4.2 GC判断策略

1) 引用计数算法

引用计数算法是给对象添加一个引用计数器，每当有一个引用它时，计数器值就加1;当引用失效时，计数器值就减1;任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的对象。缺点：很难解决对象之间相互循环引用的问题。

2) 根搜索算法

根搜索算法的基本思路就是通过一系列名为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连(也就是说从GC Roots到这个对象不可达)时，则证明此对象是不可用的。

在Java语言里，可作为GC Roots的对象包括以下几种：

• 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象;
• 方法区中类静态属性引用的对象;
• 方法区中常量应用的对象;
• 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象。

注：在根搜索算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，因为要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：第一次是标记没有与GC Roots相连接的引用链;第二次是GC对在F-Queue执行队列中的对象进行的小规模标记(对象需要覆盖finalize()方法且没被调用过)。

3.4.3 GC收集算法

1) 标记-清除算法(Mark-Sweep)

标记-清楚算法采用从根集合(GC Roots)进行扫描，首先标记出所有需要回收的对象(根搜索算法)，标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。

该算法有两个问题：

• 效率问题：标记和清除过程的效率都不高;
• 空间问题：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片, 空间碎片太多可能会导致在运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集。

2) 复制算法(Copying)

复制算法是将可用内存按容量划分为大小相等的两块, 每次只用其中一块, 当这一块的内存用完, 就将还存活的对象复制到另外一块上面, 然后把已使用过的内存空间一次清理掉。

3) 标记-整理算法(Mark-Compact)

标记整理算法的标记过程与标记清除算法相同, 但后续步骤不再对可回收对象直接清理, 而是让所有存活的对象都向一端移动,然后清理掉端边界以外的内存。

4) 分代收集算法(Generational Collection)

分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代(Tenured Generation)和新生代(Young Generation)，在堆区之外还有一个代就是永久代(Permanet Generation)。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收，而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收，那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算法。

新生代(Young Generation)的回收算法(以复制算法为主)

• 所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。
• 新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个survivor(survivor0,survivor1)区。一个Eden区，两个 Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区，然后清空eden区，当这个survivor0区也存放满了时，则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区，然后清空eden和这个survivor0区，此时survivor0区是空的，然后将survivor0区和survivor1区交换，即保持survivor1区为空， 如此往复。
• 当survivor1区不足以存放 eden和survivor0的存活对象时，就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC(Major GC)，也就是新生代、老年代都进行回收。
• 新生代发生的GC也叫做Minor GC，MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)。

老年代(Tenured Generation)的回收算法(以标记-清除、标记-整理为主)

• 在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到老年代中。因此，可以认为老年代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
• 内存比新生代也大很多(大概比例是1:2)，当老年代内存满时触发Major GC即Full GC，Full GC发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率标记高。

永久代(Permanet Generation)的回收算法

用于存放静态文件，如Java类、方法等。永久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate 等，在这种时候需要设置一个比较大的永久代空间来存放这些运行过程中新增的类。永久代也称方法区。方法区主要回收的内容有：废弃常量和无用的类。对于废弃常量也可通过根搜索算法来判断，但是对于无用的类则需要同时满足下面3个条件：

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例;
• 加载该类的ClassLoader已经被回收;
• 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

3.4.4 垃圾收集器

1) Serial收集器(复制算法)

新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效。是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。

2) Serial Old收集器(标记-整理算法)

老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本。

3) ParNew收集器(停止-复制算法)

新生代多线程收集器，其实就是Serial收集器的多线程版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现。

4) Parallel Scavenge收集器(停止-复制算法)

（编辑：应用网_丽江站长网）

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