JVM调优总结（3）：垃圾回收面临的问题

如何区分垃圾

上面说到的“引用计数”法，经过统计控制生成对象和删除对象时的引用数来判断。垃圾回收程序收集计数为0的对象便可。可是这种方法没法解决循环引用。因此，后来实现的垃圾判断算法中，都是从程序运行的根节点出发，遍历整个对象引用，查找存活的对象。那么在这种方式的实现中，垃圾回收从哪儿开始的呢？即，从哪儿开始查找哪些对象是正在被当前系统使用的。上面分析的堆和栈的区别，其中栈是真正进行程序执行地方，因此要获取哪些对象正在被使用，则须要从Java栈开始。同时，一个栈是与一个线程对应的，所以，若是有多个线程的话，则必须对这些线程对应的全部的栈进行检查。

同时，除了栈外，还有系统运行时的寄存器等，也是存储程序运行数据的。这样，以栈或寄存器中的引用为起点，咱们能够找到堆中的对象，又从这些对象找到对堆中其余对象的引用，这种引用逐步扩展，最终以null引用或者基本类型结束，这样就造成了一颗以Java栈中引用所对应的对象为根节点的一颗对象树，若是栈中有多个引用，则最终会造成多颗对象树。在这些对象树上的对象，都是当前系统运行所须要的对象，不能被垃圾回收。而其余剩余对象，则能够视为没法被引用到的对象，能够被当作垃圾进行回收。

所以，垃圾回收的起点是一些根对象（java栈, 静态变量, 寄存器…）。而最简单的Java栈就是Java程序执行的main函数。这种回收方式，也是上面提到的“标记-清除”的回收方式

如何处理碎片

因为不一样Java对象存活时间是不必定的，所以，在程序运行一段时间之后，若是不进行内存整理，就会出现零散的内存碎片。碎片最直接的问题就是会致使没法分配大块的内存空间，以及程序运行效率下降。因此，在上面提到的基本垃圾回收算法中，“复制”方式和“标记-整理”方式，均可以解决碎片的问题。

如何解决同时存在的对象建立和对象回收问题

垃圾回收线程是回收内存的，而程序运行线程则是消耗（或分配）内存的，一个回收内存，一个分配内存，从这点看，二者是矛盾的。所以，在现有的垃圾回收方式中，要进行垃圾回收前，通常都须要暂停整个应用（即：暂停内存的分配），而后进行垃圾回收，回收完成后再继续应用。这种实现方式是最直接，并且最有效的解决两者矛盾的方式。

可是这种方式有一个很明显的弊端，就是当堆空间持续增大时，垃圾回收的时间也将会相应的持续增大，对应应用暂停的时间也会相应的增大。一些对相应时间要求很高的应用，好比最大暂停时间要求是几百毫秒，那么当堆空间大于几个G时，就颇有可能超过这个限制，在这种状况下，垃圾回收将会成为系统运行的一个瓶颈。为解决这种矛盾，有了并发垃圾回收算法，使用这种算法，垃圾回收线程与程序运行线程同时运行。在这种方式下，解决了暂停的问题，可是由于须要在新生成对象的同时又要回收对象，算法复杂性会大大增长，系统的处理能力也会相应下降，同时，“碎片”问题将会比较难解决。