JVM学习笔记——GC概述

title: JVM学习笔记——GC概述
date: 2018/9/2 12:05:00
description: 最近开始着手JVM的学习，在这里把本身学习过程当中的笔记分享出来，但愿能帮到一些小伙伴，同时也是对本身的学习的一个梳理。

GC概述

其实GC主要就是思考如下三件事情：

• 哪些内存须要回收？
• 何时回收？
• 如何回收？

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• 哪些内存须要回收

  主要针对Java堆和方法区，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈内存分配与回收具备肯定性，因此不须要过多考虑GC的问题。
  其中方法区的回收主要针对如下两种：
  • 回收常量
    没有任何地方引用到该常量时，该常量将会被回收。
  • 回收无用类
    同时知足如下几个条件则视为“无用类”。
    • Java堆中不存在任何该类的实例
    • 加载该类的ClassLoader已经被回收
    • 该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，没法在任何地方经过反射访问到该类。

• 何时回收（判断对象是否“死去”）

  • 引用计数算法

    为对象增长一个引用计数器，每有一次引用则计数器+1，失去一个引用则计数器-1。这种算法效率很高，实现也很简单，可是在相互引用的状况下，会出现没法回收的状况。例如：a.instance = b; b.instance = a;

  • 可达性分析算法

    使用GC Roots做为起始点，当一个对象到GC Roots没有引用链路时（即不可达），则此时对象视为“死亡”。此方法也是现有JVM中经常使用的算法。
    GC Roots包括下面几种：

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

    换句话来讲，以上4中类型其实就是：类成员变量，类静态变量，常量，局部变量，只要某个对象不被以上4种类型关联到，那么该对象就是“已死”的，gc时就会被回收内存空间。

• 如何回收（垃圾收集算法）

  • 标记-清除算法（Mark-Sweep）

    
    它是最基础的算法，后续的算法都是针对它的缺点改进而生。它存在两个缺点：
    • 效率问题。标记与清除这两个过程效率都不高。
    • 空间问题。如图所示，清除后的内存空间是不规整的，会产生大量的内存碎片。大量的碎片会致使分配大对象时，找不到连续的内存空间而提早触发另外一次GC。
      
      

  • 复制算法（Copying）

    
    针对标记-清除的效率问题，复制算法将内存分为两块空间，每次只使用其中一块。当这块的内存空间用完时，将存活的对象移到另外一块中，而后将已使用的内存空间一次性清理掉。这样作的好处是不会产生碎片，清除也是针对连续的空间作处理，只要移动堆指针就行。
    实际上在如今的虚拟机中，将这种算法应用在新生代。按照8：1：1的比例将内存分为三块，每次使用一块较大的与较小的其中一块，清理时将存活对象移到剩下的一块中，这样每次只会浪费10%的内存，因为新生代中的内存通常都是“朝生夕死”的，使用这种算法能够极大的提高效率。可是，不能保证每次清理时，剩下的一块空间可以存放全部的存活对象，因此这里会依赖其余内存空间（通常指老年代）进行分配担保（Handle Promotion）。

  • 标记-整理算法（Mark-Compact）

    
    复制算法在对象存活率较高时，效率就会变低，因此针对高对象存活率的状况，就有人提出了该算法。标记的过程并无变化，但标记后并非进行“清除”，而是将存活的对象向一端进行移动整理，而后清除掉其他的空间。现代虚拟机常将这种算法在老年代中使用。

  • 分代收集算法（Generational Collection）

    分代收集算法是根据对象的存活时间，将内存划分几块（通常分为新生代和老年代），这样就能够根据不一样的内存区域特色采用不一样的算法。针对新生代，使用复制算法，用少许的内存空间换来更大的效率；针对老年代，使用标记-整理或标记-清除来处理。