JVM 垃圾回收机制

1. GC的概念

Garbage Collection 垃圾收集

Java中，GC的对象是堆空间和永久区(若是对Java内存区域不太了解，请查看Java内存区域)

2. GC算法

2.1 引用计数法

老牌垃圾回收算法
经过引用计算来回收垃圾

使用者：

• COM
• ActionScript3
• Python

引用计数器的实现很简单，对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不可能再被使用。

因此当一个对象的引用数量为0，就意味着没有人引用了这个对象，就能够将这个对象GC掉。

引用计数法的问题：

• 引用和去引用伴随加法和减法，影响性能
• 很难处理循环引用

从上图能够看出，右边的3个对象，最后的引用计数都是1，可是都不被根对象所引用，三个垃圾对象循环引用，致使都没法被回收。

这里要注意的是，引用计数法在Java中没有采用。

2.2 标记-清除

标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先经过根节点，标记全部从根节点开始的可达对象。所以，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。而后，在清除阶段，清除全部未被标记的对象。

2.3 标记-压缩

标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合，如老年代。它在标记-清除算法的基础上作了一些优化。和标记-清除算法同样，标记-压缩算法也首先须要从根节点开始，对全部可达对象作一次标记。但以后，它并不简单的清理未标记的对象，而是将全部的存活对象压缩到内存的一端。以后，清理边界外全部的空间。

2.4 复制算法

• 与标记-清除算法相比，复制算法是一种相对高效的回收方法
• 不适用于存活对象较多的场合 如老年代
• 将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，以后，清除正在使用的内存块中的全部对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收

复制算法的问题：空间浪费，只能使用一半空间

经过整合标记清理思想来使得空间不怎么浪费

上图中老年代与复制算法关系不大，老年代通常是担保空间。

最上面那块大的区域，当作对象产生的空间。

中间那块就是复制算法的核心区域，两块区域相同大小的空间。

具体步骤是：

1. 在最上面那块大的区域产生新对象。

2. 大对象不太适合在复制空间，由于复制空间的容量是有限的，因此须要一个大的空间作担保，因此让老年代作担保。这样产生的大对象直接进入老年代。

3. 每一次GC，对象的年龄就会+1，一个对象在几回GC后仍然没有被回收，则这个对象就是一个老年对象。老年对象是一个长期被引用的对象，老年对象将被放入老年代。

4. 步骤1中产生的小对象，将进入到复制空间。原先复制空间中的新对象也将被复制到另外一块复制空间

5. 清空垃圾对象

-XX:+PrintGCDetails的输出

根据-XX:+PrintGCDetails的输出，咱们能够看到

一个堆分为new generation(新生代) , tenured generation(老年代)和compacting perm gen。

而new generation分为eden space,from space（有些地方称为s0和s1，表示幸存代） , to space。

eden space就是上面那种图中，对象产生的地方。

from space和to space是两块大小同样的区域，是上图中的复制空间。

new generation的可用总空间就是eden space+一块复制空间（另外一块不算），可是根据new generation的地址访问能够算出是eden space + 两块复制空间区域，因此复制算法浪费了一部分空间。

2.5 分代思想

依据对象的存活周期进行分类，短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
根据不一样代的特色，选取合适的收集算法

• 少许对象存活，适合复制算法
• 大量对象存活，适合标记清理或者标记压缩

进入老年代的对象有两种状况：

1. 新生代空间不够，老年代作担保存放一些大对象

2. 某些对象屡次GC后仍然存在，进入老年代。

老年代的大多数对象都是第2种状况，因此老年代的对象的生命周期比较长，GC的发生也比较少，会有大量对象存活，因此不用复制算法，而改成标记清理或者标记压缩。

全部的算法，须要可以识别一个垃圾对象，所以须要给出一个可触及性的定义

3. 可触及性

可触及的

• 从根节点能够触及到这个对象

可复活的

• 一旦全部引用被释放，就是可复活状态
• 由于在finalize()中可能复活该对象

不可触及的

• 在finalize()后，可能会进入不可触及状态
• 不可触及的对象不可能复活
• 能够回收

下面举个例子来讲明可复活这个状态：

public class CanReliveObj
{
	public static CanReliveObj obj;

	@Override
	protected void finalize() throws Throwable
	{
		super.finalize();
		System.out.println("CanReliveObj finalize called");
		obj = this;
	}

	@Override
	public String toString()
	{
		return "I am CanReliveObj";
	}

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException
	{
		obj = new CanReliveObj();
		obj = null; // 可复活
		System.gc();
		Thread.sleep(1000);
		if (obj == null)
		{
			System.out.println("obj 是 null");
		}
		else
		{
			System.out.println("obj 可用");
		}
		System.out.println("第二次gc");
		obj = null; // 不可复活
		System.gc();
		Thread.sleep(1000);
		if (obj == null)
		{
			System.out.println("obj 是 null");
		}
		else
		{
			System.out.println("obj 可用");
		}
	}

}

输出：

CanReliveObj finalize called
obj 可用
第二次gc
obj 是 null

通常咱们认为，对象赋值null后，对象就能够被GC了，在上述实例中，在finalize中，又将obj=this，使对象复活。由于finalize只能调用一次，因此第二次GC时，obj被回收。

所以对于finalize会有这样的建议：

• 经验：避免使用finalize()，操做不慎可能致使错误。
• finalize优先级低，什么时候被调用（在GC时被调用，什么时候发生GC不肯定） 不肯定
• 可使用try-catch-finally来替代它

另外在以前，咱们一直在提到从根出发，那么根是指哪些对象呢？

• 栈中引用的对象
• 方法区中静态成员或者常量引用的对象（全局对象）
• JNI方法栈中引用对象

4. Stop-The-World

Stop-The-World是Java中一种全局暂停的现象。

全局停顿，全部Java代码中止，native代码能够执行，但不能和JVM交互

多半因为GC引发，固然Dump线程、死锁检查、堆Dump都有可能引发Stop-The-World

GC时为何会有全局停顿？

类比在聚会时打扫房间，聚会时很乱，又有新的垃圾产生，房间永远打扫不干净，只有让你们中止活动了，才能将房间打扫干净。

危害

长时间服务中止，没有响应
遇到HA系统，可能引发主备切换，严重危害生产环境。

新生代的GC（Minor GC），停顿时间比较短

老年代的GC（Full GC），停顿时间可能比较长