垃圾收集（Garbage Collection ,GC）害晦，是一個(gè)長(zhǎng)久以來(lái)就被思考的問題设拟，當(dāng)考慮GC的時(shí)候蛮瞄，我們必須思考3件事情：

• 哪些內(nèi)存需要回收置济？
• 什么時(shí)候回收解恰？
• 如何回收？

那么在Java中浙于，我們要怎么來(lái)考慮GC呢护盈？首先回想以下內(nèi)存區(qū)域的劃分，其中程序計(jì)數(shù)器羞酗、本地方法棧腐宋、虛擬機(jī)棧三個(gè)區(qū)域隨線程而生，隨線程釋放，棧中的棧幀隨著方法的進(jìn)入和退出執(zhí)行著出棧和入棧的操作胸竞，每一個(gè)棧幀分配多少內(nèi)存基本是在類結(jié)構(gòu)確定時(shí)就已經(jīng)固定的（可能會(huì)進(jìn)行一些優(yōu)化欺嗤，但是大體上已知），因此這幾個(gè)區(qū)域就不需要考慮回收的問題卫枝，因?yàn)榉椒ńY(jié)束或者線程結(jié)束時(shí)煎饼，內(nèi)存自然都被回收。不需要額外的GC算法等校赤。

然而Java堆和方法區(qū)則不一樣吆玖，一個(gè)接口所對(duì)應(yīng)的多個(gè)實(shí)現(xiàn)類所需要的內(nèi)存可能不一樣，一個(gè)方法中的多個(gè)分支所需要的內(nèi)存也可能不一樣痒谴，我們只有在程序處于運(yùn)行期間才能知道程序需要?jiǎng)?chuàng)建那些對(duì)象衰伯，這部分的內(nèi)存的分配和回收是動(dòng)態(tài)的，因此积蔚，垃圾收集器關(guān)注的是這方面的內(nèi)存意鲸。

一. 如何確定對(duì)象可以回收

1.引用計(jì)數(shù)算法

最容易想到與理解的算法，即對(duì)于每一個(gè)對(duì)象尽爆，每當(dāng)該對(duì)象被引用時(shí)怎顾，計(jì)數(shù)器值就+1，引用失效時(shí)漱贱，計(jì)數(shù)器就-1槐雾。因此，當(dāng)對(duì)象的引用計(jì)數(shù)為0時(shí)幅狮，即為不可再被使用的募强。該算法也在一些領(lǐng)域被使用來(lái)進(jìn)行內(nèi)存管理，但是JAVA虛擬機(jī)中并沒有選用該算法崇摄。主要是因?yàn)椴荒芎芎玫慕鉀Q循環(huán)引用的問題擎值。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明循環(huán)引用：

class Container{    public Object obj ;
}public class ReferTest {    public static void main(String[] args){
        Container c1 =new Container();
        Container c2 =new Container();
        c1.obj = c2 ;
        c2.obj = c1 ;
        
        c1 = null ;
        c2 = null ;        //此時(shí)c1 c1會(huì)被判定為死亡對(duì)象么？    }
}

事實(shí)上會(huì)被判定為死亡對(duì)象逐抑，因?yàn)镴AVA虛擬機(jī)不是采用引用計(jì)數(shù)來(lái)進(jìn)行判斷的鸠儿，因此如果發(fā)生垃圾回收，c1厕氨，c2 都會(huì)被回收內(nèi)存进每。

2.可達(dá)性分析

Java、C#的主流實(shí)現(xiàn)都是采用該種方式命斧，來(lái)判斷對(duì)象是否存活田晚。

這個(gè)算法的基本思路就是一系列“GC Roots”作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)向下搜索国葬，搜索到的所有引用鏈中的對(duì)象都是可達(dá)的肉瓦，其余的對(duì)象都是不可達(dá)的遭京，如上例，即使c1,c2互相引用泞莉，但是c1,c2都不屬于GC Roots對(duì)象，因此都不可達(dá)船殉。

Java中鲫趁，以下幾種對(duì)象可以作為GC Roots：

• 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象。
• 本地方法棧JNI方法引用的對(duì)象利虫。
• 方法區(qū)類的靜態(tài)屬性引用的對(duì)象挨厚。
• 方法區(qū)常量引用的對(duì)象。

3.引用的分類

了解了GC Roots之后糠惫，我們可能會(huì)希望存在這么一種對(duì)象疫剃，內(nèi)存夠的時(shí)候不進(jìn)行回收，當(dāng)需要內(nèi)存時(shí)再將其回收硼讽。JDK 1.2 中對(duì)引用進(jìn)行了擴(kuò)充巢价。將引用分為了4種，從強(qiáng)到弱依次為;

強(qiáng)引用（Strong Reference）

我們一般情況下使用的都是強(qiáng)引用固阁，如Object o = new Object()壤躲，之類的代碼。只要強(qiáng)引用還在备燃，垃圾收集器就永遠(yuǎn)不會(huì)回收被引用的對(duì)象碉克。

軟引用（Soft Reference）

SoftReference類來(lái)實(shí)現(xiàn)，用來(lái)描述一些還有用但是不必須的對(duì)象并齐，在系統(tǒng)如果不回收就會(huì)發(fā)生OOM時(shí)才會(huì)對(duì)軟引用進(jìn)行內(nèi)存回收漏麦。

弱引用（Weak Reference）

WeakReference類來(lái)實(shí)現(xiàn)，描述非必需的對(duì)象况褪，強(qiáng)度弱撕贞，只能活到下一次發(fā)生垃圾回收前，無(wú)論那時(shí)內(nèi)存是否短缺窝剖，都會(huì)對(duì)軟引用對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存回收

虛引用（Phantom Reference）

PhantomReference類實(shí)現(xiàn)麻掸，不會(huì)對(duì)生存時(shí)間發(fā)生任何影響，唯一目的時(shí)能在這個(gè)對(duì)象被收集器回收時(shí)得到一個(gè)通知赐纱。

4.其他

及其不建議使用finalize()方法,雖然可以在回收時(shí)被調(diào)用脊奋，但是finalize()方法的執(zhí)行代價(jià)高昂，不確定性大疙描，無(wú)法保證各個(gè)對(duì)象的調(diào)用順序诚隙。使用finalize()能做的工作，使用try()finally()或其他方式可以執(zhí)行的更好起胰。大家可以忘記JAVA中有這個(gè)方法的存在久又。本身就是在JAVA剛誕生時(shí)向C/C++程序員做的妥協(xié)巫延，但是未得到優(yōu)化。

方法區(qū)（永久代）進(jìn)行GC的效率極低地消，花費(fèi)較大炉峰，但是在大量使用反射、動(dòng)態(tài)代理等場(chǎng)景都需要虛擬機(jī)具備類卸載的功能脉执，以保證永生代的空間疼阔。

二.垃圾收集算法

1.標(biāo)記清除算法（Mark-Sweep）

算法分為兩個(gè)階段，標(biāo)記與清除半夷。

標(biāo)記階段：標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象婆廊。回收階段：將所有標(biāo)記區(qū)域回收巫橄。由于該算法不對(duì)空間進(jìn)行整理淘邻，因此會(huì)產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，內(nèi)存空間碎片過多會(huì)導(dǎo)致在分配較大的對(duì)象時(shí)湘换，因?yàn)闆]有連續(xù)的內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)一個(gè)GC宾舅。另外，標(biāo)記與清除的過程效率都不高枚尼。這也是最基礎(chǔ)的GC算法贴浙。

2.復(fù)制算法（Copying）

將內(nèi)存的總?cè)萘糠譃閮蓧K，每次只使用其中的一塊署恍，當(dāng)這一塊用完了崎溃，觸發(fā)GC，此時(shí)將還存活的對(duì)象轉(zhuǎn)移到另一塊內(nèi)存中盯质，之前使用的那一塊內(nèi)存完全清理掉袁串。這樣每次對(duì)一個(gè)半?yún)^(qū)進(jìn)行回收，也不會(huì)存在內(nèi)存碎片呼巷，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單囱修，運(yùn)行高效，但是一次只能使用半塊內(nèi)存可能會(huì)造成浪費(fèi)王悍。

在新生代中破镰，絕大部分的對(duì)象時(shí)“朝生夕死”的，因此压储，不需要按照1：1來(lái)劃分空間鲜漩。而是將內(nèi)存分為一塊較大的Eden區(qū)以及兩個(gè)Survivor區(qū)，HotSpot虛擬機(jī)中集惋，Eden:Survivor=8:1 孕似，每次使用一個(gè)Eden區(qū)以及一個(gè)Survivor區(qū)，90%的空間刮刑，觸發(fā)GC后喉祭，將剩余的對(duì)象轉(zhuǎn)移到未使用的Survivor中养渴，然后清理Eden區(qū)和用過的Survivor區(qū)，空間不夠時(shí)泛烙，會(huì)擔(dān)保分配到老年代理卑。這樣一次可以使用90%的內(nèi)存空間，極大的提高了內(nèi)存的使用率胶惰。因此傻工，新生代一般采用這種算法來(lái)回收。

3.標(biāo)記整理算法（Mark-Compact）

如果回收時(shí)空間內(nèi)的對(duì)象存活率較高孵滞，那么使用復(fù)制算法一次只能使用50%的空間（以應(yīng)對(duì)所有對(duì)象都存活的情況），因此老年代采用標(biāo)記整理算法鸯匹。先對(duì)需要清理的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記坊饶，然后將存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存殴蓬。這種方式也不會(huì)留下內(nèi)存碎片匿级。

標(biāo)記整理算法沒有復(fù)制算法快。

三. Java垃圾收集器

（了解即可染厅，需要時(shí)可以網(wǎng)上細(xì)查）

新生代收集器：Serial收集器痘绎、ParNew收集器（Serial的多線程版本）、Parallel Scanvenge收集器（控制吞吐量肖粮，提高相應(yīng)速度）

老年代收集器：Serial Old收集器孤页、Parallel Old收集器、CMS收集器（最短停頓）涩馆、G1（新生代行施、老年代都可回收）

四. 內(nèi)存的分配與回收

新生代：即復(fù)制算法中提到的Eden區(qū)以及2個(gè)Survivor區(qū)。

老年代：新生代存活足夠長(zhǎng)時(shí)間后進(jìn)入老年代魂那。堆上的另一塊區(qū)域蛾号。

Minor GC：發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作。因?yàn)镴ava對(duì)象存活時(shí)間一般較短涯雅，故Minor GC非常頻繁鲜结，一般回收速度也較快。

Full GC：發(fā)生在老年代的垃圾收集動(dòng)作活逆，伴隨著最少一次的Minor GC精刷，且速度較慢（比Minor GC慢10倍以上）

1.空間的分配

1）對(duì)象優(yōu)先在新生代Eden區(qū)分配。當(dāng)Eden區(qū)沒有足夠空間時(shí)划乖，將發(fā)動(dòng)一次Minor GC.

2）較大對(duì)象需要連續(xù)的空間贬养，如長(zhǎng)字符串或數(shù)組，如果放在新生代會(huì)提前觸發(fā)GC琴庵。故大對(duì)象直接進(jìn)入老年代區(qū)域误算，避免頻繁的GC仰美。

3）長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代，每個(gè)對(duì)象有一個(gè)年齡儿礼，在對(duì)象頭Mark Word中記錄咖杂，剛被創(chuàng)建時(shí)年齡為0，當(dāng)它活過一次Minor GC蚊夫，并且轉(zhuǎn)移到Survivor中诉字，年齡變?yōu)?，此后，在Survivor區(qū)中每活過一個(gè)Minor GC，年齡就會(huì)+1悦污，當(dāng)年齡達(dá)到某個(gè)程度（默認(rèn)為15）践樱，就會(huì)晉升到老年代。

4）此外，為了適應(yīng)內(nèi)存的復(fù)雜情況，年齡不一定達(dá)到規(guī)定值才能進(jìn)入老年代。當(dāng)Survivor區(qū)的相同年齡所有對(duì)象大小大于Survivor區(qū)大小的一半時(shí)冲杀，此年齡就會(huì)被作為判定標(biāo)準(zhǔn)，大于等于該年齡的都會(huì)進(jìn)入老年代睹酌。

2.空間的回收--GC

這里我用一張圖來(lái)徹底解釋清除：

需要解釋的地方有：擔(dān)保失敗权谁，這個(gè)的作用在圖上已經(jīng)解釋的很清楚了，可以在JVM參數(shù)設(shè)置憋沿。

另外一個(gè)地方就是平均大小來(lái)作比較旺芽，因?yàn)橛卸嗌賹?duì)象晉升到老年代是無(wú)法知道的，所以只好取之前每一次晉升到老年代的對(duì)象的容量的平均值大小來(lái)作為經(jīng)驗(yàn)值卤妒，來(lái)決定是否進(jìn)行Full GC來(lái)讓老年代騰出更多空間甥绿。如果仍然失敗，那么只能進(jìn)行一次Full GC则披。在我個(gè)人開來(lái)共缕，之所以使用擔(dān)保，經(jīng)驗(yàn)值來(lái)盡可能的只進(jìn)行MinorGC士复，所有的一切图谷，都是為了盡可能不執(zhí)行Full GC的情況下將需要申請(qǐng)的內(nèi)存空間搞定。