垃圾收集機(jī)制

在虛擬機(jī)內(nèi)存模型中：

1. 程序計(jì)數(shù)器辐赞，消耗內(nèi)存可以忽略不計(jì)
2. 虛擬機(jī)棧部翘，在編譯期可知需要分配多少內(nèi)存空間，棧幀入棧分配空間响委，出椥滤迹回收內(nèi)存窖梁。
3. 本地方法棧，與虛擬機(jī)椉星簦基本一致纵刘。
4. Java堆，最大的內(nèi)存區(qū)域荸哟，對象幾乎在運(yùn)行時才分配內(nèi)存假哎，創(chuàng)建頻繁甚至需要同步分配，所以堆內(nèi)存自動回收機(jī)制特別重要鞍历。
5. 方法區(qū)舵抹，同樣需要內(nèi)存回收。

本章了解整個垃圾收集機(jī)制

1. 了解垃圾收集流程
2. 重點(diǎn)掌握虛擬機(jī)垃圾收集算法：
   • 對象存活判定算法
   • 垃圾收集算法
3. 虛擬機(jī)GC算法實(shí)現(xiàn)
4. 垃圾收集器
5. 對象在GC時如何分配

對象存活判定算法

什么時候發(fā)生GC

當(dāng)分配Java對象內(nèi)存時劣砍，Java堆內(nèi)存空間不夠掏父，且無法擴(kuò)展時，進(jìn)行一次GC

GC處理的是Java堆中的對象秆剪，哪些對象是需要回收的呢

這就需要對象存活判定算法赊淑，目前有兩種對象存活判定算法

1. 引用計(jì)數(shù)法
2. 可達(dá)性分析算法

引用計(jì)數(shù)法是什么

對象中設(shè)置一個引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個地方引用它時仅讽，計(jì)數(shù)器值加1陶缺。引用失效時，計(jì)數(shù)器值減1洁灵。

計(jì)數(shù)器值為0的對象就是可被回收的對象饱岸。

引用計(jì)數(shù)法有什么優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，判定效率高
• 缺點(diǎn)：無法解決對象直接相互循環(huán)引用的問題

什么是對象間的相互循環(huán)引用

例如：對象A和對象B都有字段ref, 現(xiàn)在讓A.ref=B, B.ref=A

然后手動執(zhí)行GC, 雖然這兩個對象不可能再被訪問徽千，但他們之間的相互引用讓引用計(jì)數(shù)器都不等于0苫费，無法被回收。

java虛擬機(jī)使用的是引用計(jì)數(shù)法嗎

不是双抽，因?yàn)閷ο笾苯酉嗷パh(huán)引用的問題百框，java虛擬機(jī)使用的是可達(dá)性分析算法

什么是可達(dá)性分析算法

通過一系列的GC Roots的對象作為起始點(diǎn)，從這些起始點(diǎn)開始向下搜索牍汹，搜索走過的路徑被稱為引用鏈

當(dāng)一個對象到GC Roots沒有任何應(yīng)用鏈相連铐维，則證明對象是不可用的。

也可以說慎菲，從GC Roots到對象不可達(dá)時嫁蛇，則對象可回收。

一系列的GC Roots對象露该，GC Roots對象有哪些

1. 虛擬機(jī)棧中引用的對象睬棚，即棧幀中本地變量表中對象
2. 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象
3. 方法區(qū)中常量引用的對象
4. 本地方法棧中JNI,即Native方法中引用的對象。

當(dāng)GC Roots到對象不可達(dá)時，對象就一定可以被回收嗎

當(dāng)GC Roots到對象不可達(dá)時抑党，對象不一定會被回收包警，需要經(jīng)歷兩次標(biāo)記。

1. 第一次GC Roots 到對象不可達(dá)時新荤，對象被標(biāo)記1次揽趾。
2. 判斷對象是否覆蓋了finalize()方法
   • 對象覆蓋了finalize()方法，判斷虛擬機(jī)是否執(zhí)行了finalize方法
     • 虛擬機(jī)沒有執(zhí)行finalize方法苛骨，將對象放入F-Queue隊(duì)列中篱瞎，待回收
       • 稍后虛擬機(jī)自動建立低優(yōu)先級的Finalizer線程執(zhí)行F-Queue隊(duì)列中對象的finalize方法。
         • finalize方法中對象與引用鏈上鏈接建立關(guān)聯(lián)痒芝，即GC Roots到對象可達(dá)
         • finalize方法中對象沒有雨引用鏈上鏈接建立關(guān)聯(lián)
       • 稍后GC對F-Queue隊(duì)列中對象進(jìn)行第二次標(biāo)記
         • 與引用鏈建立鏈接的對象俐筋，移除待回收集合
         • 沒有與引用鏈建立鏈接的對象，對象可回收
     • 虛擬機(jī)已經(jīng)執(zhí)行了finalize方法严衬，對象可回收
   • 對象沒有覆蓋finalize()方法澄者，對象可回收

虛擬機(jī)自動建立的低優(yōu)先級的Finalizer線程執(zhí)行的時間很長怎么辦

Finalizer線程中對象finalize方法可能并不會等待方法執(zhí)行結(jié)束，因?yàn)閒inalize方法可能出現(xiàn)死循環(huán)等異常情況请琳，導(dǎo)致整個內(nèi)存回收機(jī)制崩潰粱挡。

所以只要執(zhí)行了finalize方法的對象，且沒有與引用鏈建立關(guān)聯(lián)俄精，對象就是可回收的询筏。雖然可能方法沒有結(jié)束。

對象的finalize方法有點(diǎn)像C++的析構(gòu)函數(shù)呀

是的竖慧，finalize方法就是Java對C++做出的妥協(xié)嫌套。
盡量不要使用這個方法，try-catch-finally可以做的更好圾旨。

方法區(qū)或永久代也可能被GC嗎

方法區(qū)或永久代也會被GC, 雖然效率會很低踱讨。

方法區(qū)或永久代會回收兩部分內(nèi)容：

1. 廢棄常量
2. 無用的類

這里的常量是指什么

這里是指運(yùn)行時常量池中常量：字面量和符號引用

常量如何判斷可回收

1. 堆中沒有對象引用該字面量或符號引用
2. 其他地方也沒有引用該字面量或符號引用

jdk1.8移除了永生代，會有什么變化嗎

常量被移到堆中砍的，即常量的回收與對象的回收一致了痹筛。
所以jdk1.8只負(fù)責(zé)類回收。

類如何判斷可回收

條件苛刻挨约，下面3個條件同時滿足才可以回收

1. 該類所有實(shí)例被回收味混，即java堆中不存在該類的任何實(shí)例
2. 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收
3. 該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法诫惭。

而且是否對類進(jìn)行回收，虛擬機(jī)還提供參數(shù)進(jìn)行控制：-Xnoclassgc, 是否開啟類回收蔓挖。

總結(jié)

對象存活判定算法

1. 引用計(jì)數(shù)法

• 原理：對象中設(shè)置一個引用計(jì)數(shù)器夕土，當(dāng)有地方引用它時，計(jì)數(shù)器+1，引用失效時怨绣，計(jì)數(shù)器-1角溃，當(dāng)計(jì)數(shù)器==0時，對象已死篮撑。
• 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單减细，判定效率高
• 缺點(diǎn)：無法解決對象間直接相互循環(huán)引用問題。

2. 可達(dá)性分析算法

• 原理：一系列的GC Roots對象作為起始點(diǎn)赢笨，向下搜索未蝌，走過的路徑被稱為引用鏈。當(dāng)一個對象到GC Roots沒有一個引用鏈相連茧妒，或者說GC Roots到對象不可達(dá)時萧吠，對象已死
• 優(yōu)點(diǎn)：解決對象間直接相互循環(huán)引用的問題
• GC Roots對象：
  1. 虛擬機(jī)棧中引用的對象，即棧幀中本地變量表的引用對象
  2. 本地方法棧中JNI,即Native方法中對象
  3. 方法區(qū)中靜態(tài)變量引用的對象
  4. 方法區(qū)中常量引用的對象

對象兩次標(biāo)記判定算法

• 原理：對象的fianlize方法可以第一次標(biāo)記已死的對象重新存活桐筏。
• 步驟：
  1. 判斷對象是否覆蓋finalize方法或者判斷虛擬機(jī)是否已經(jīng)執(zhí)行了finalize方法
  2. 如果沒有覆蓋finalize方法或已經(jīng)執(zhí)行了finalize方法纸型，則對象必死
  3. 如果對象覆蓋了finalize方法且虛擬機(jī)沒有執(zhí)行finalize方法，將對象放到F-Queue隊(duì)列中
  4. 稍后虛擬機(jī)自動建立低優(yōu)先級的線程梅忌，執(zhí)行F-Queue隊(duì)列中對象的finalize方法狰腌，因虛擬機(jī)資源和效率，不一定會等待所有對象的finalize方法執(zhí)行完成牧氮。
  5. 稍候GC對F-Queue隊(duì)列中對象進(jìn)行第二次標(biāo)記琼腔，如果對象在finalize方法中與引用鏈重新建立鏈接，即第二次標(biāo)記存活的對象蹋笼，移出待回收集合展姐。如果第二次標(biāo)記還是死亡，則對象必死剖毯。

方法區(qū)回收判定算法

1. 常量判定
   • 常量內(nèi)容：字面量和符號引用
   • 判定算法：
     • 堆中沒有對象引用該字面量或符號引用
     • 其他地方?jīng)]有引用該字面量或符號引用
2. 類判定
   • 虛擬機(jī)啟用類回收卸載
     • 使用參數(shù)：-Xnoclassgc圾笨，啟用類回收卸載
   • 類信息同時滿足3個條件判定可卸載
     • 堆中沒有該類的任何實(shí)例對象
     • 該類的ClassLoader被卸載
     • 該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法通過反射機(jī)制引用到該類

垃圾回收算法

垃圾回收算法有哪幾種

1. 標(biāo)記清除
2. 復(fù)制算法
3. 標(biāo)記整理
4. 分代收集

什么是標(biāo)記清除算法

1. 標(biāo)記：標(biāo)記出所有待回收的對象逊谋。
2. 清除：標(biāo)記完成擂达，統(tǒng)一回收被標(biāo)記對象的內(nèi)存。

標(biāo)記清除算法有什么優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單
• 缺點(diǎn)：
  1. 標(biāo)記和清除的效率都不高胶滋。
  2. 一次GC后會產(chǎn)生大量的不連續(xù)的內(nèi)存碎片板鬓，當(dāng)分配大對象時，可能會無法分配內(nèi)存而重新發(fā)起一次GC

什么是復(fù)制算法

1. 將堆內(nèi)存分為大小相等兩塊區(qū)域究恤，每次只用其中一塊
2. 當(dāng)使用的那一塊內(nèi)存使用完畢俭令，觸發(fā)一次GC, 將存活的對象復(fù)制到另外一塊，已使用過的內(nèi)存空間一次清理部宿。
3. 復(fù)制時只移動堆頂指針抄腔，按順序分配內(nèi)存瓢湃，不會有大量內(nèi)存碎片出現(xiàn)

復(fù)制算法有什么優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：解決了標(biāo)記清除算法的效率問題和內(nèi)存碎片問題
• 缺點(diǎn)：一次只能用一半的內(nèi)存空間，空間消耗太大

復(fù)制算法如何優(yōu)化內(nèi)存空間消耗太大的問題

IBM的研究表明： 98%的對象朝生夕死赫蛇，熬過一次GC的對象極少绵患，所以并不需要按1:1等比例來劃分內(nèi)存空間。

內(nèi)存劃分:

1. Eden空間：占內(nèi)存80%悟耘，數(shù)量1
2. Survivor空間：占內(nèi)存10%落蝙，數(shù)量2
   • From空間
   • To空間

每次使用Eden空間和Survivor空間中一個，即使用90%的空間暂幼，剩余10%的空間筏勒。
畢竟98%只是一般理論數(shù)據(jù)，10%的空間足夠存放理論上2%的存活對象粟誓。

發(fā)生GC時奏寨，將存活對象（理論上2%）復(fù)制到Survivor的另一塊空閑空間，Eden空間和已使用的一塊Survivor空間回收內(nèi)存鹰服。

98%畢竟是理論值病瞳，如果超過10%的對象熬過GC, 特別是大對象，那該怎么辦

98%的對象朝生夕死悲酷，根據(jù)對象生存周期的不同可以將java堆內(nèi)存分為兩種：新生代和老年代套菜。

開始內(nèi)存都在新生代中分配，每熬過一次GC, 對象年齡+1设易，當(dāng)對象年齡到15歲時逗柴，移到老年代。

很顯然顿肺，新生代的對象適合用復(fù)制算法戏溺。但如果10%的空間不夠，會用老年代的空間進(jìn)行擔(dān)保屠尊，進(jìn)入老年代的空間旷祸。

能熬過15次GC的老年代中對象，存活率肯定比較高讼昆，用復(fù)制算法的10%空間根本不夠吧

是的托享，老年代中對象存活率很高，不適合使用復(fù)制算法浸赫，所以使用標(biāo)記整理算法闰围。

什么是標(biāo)記整理算法

1. 標(biāo)記：對所有可回收的對象進(jìn)行標(biāo)記
2. 整理：標(biāo)記完成后，所有存活的對象向一端移動既峡，然后直接清理存活對象邊界之外的內(nèi)存空間羡榴。

標(biāo)記整理算法有什么優(yōu)缺點(diǎn)

• 優(yōu)點(diǎn)：解決了標(biāo)記整理的大量內(nèi)存碎片的問題，適合老年代运敢。老年代對象存活率高炕矮，沒有額外空間對它進(jìn)行分配擔(dān)保么夫。
• 缺點(diǎn)：不適合新生代者冤。新生代對象存活率低肤视，沒有復(fù)制算法效率高。

那新生代就用復(fù)制算法涉枫，老年代就用標(biāo)記整理算法就好了

是的邢滑，這就是分代算法

1. 新生代對象存活率低，使用復(fù)制算法愿汰，只需復(fù)制少量對象就完成收集困后。
2. 老年代存活率高，且沒有額外空間擔(dān)保衬廷，必須用標(biāo)記整理算法回收空間摇予。

總結(jié)

堆內(nèi)存分代

• 原因：98%的對象朝生夕死
• 分代：

1. 新生代
   • 存放對象：對象起始都在新生代分配，每熬過一次GC,對象年齡+1吗跋，對象到15歲侧戴，移到老年代。
   • 復(fù)制算法空間劃分：使用復(fù)制算法對新生代空間劃分
     • Eden空間：占用新生代80%跌宛，1個酗宋，使用的空間。
     • Survivor空間：占用新生代20%疆拘，2個蜕猫，使用其中之一。
       • From空間哎迄，占用新生代10%
       • To空間回右，占用新生代10%
2. 老年代

垃圾收集算法

1. 標(biāo)記清除
   • 原理：標(biāo)記所有待回收的對象，標(biāo)記完成漱挚，清理所有待回收對象內(nèi)存空間翔烁。
   • 優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單
   • 缺點(diǎn)：標(biāo)記和清理效率不高，而且產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片棱烂。
2. 復(fù)制算法
   • 原理：
     • 將新生代分為兩部分空間租漂，一塊Eden空間（占用80%空間）和兩塊Survivor空間（分別占用10%空間），每次只使用Eden空間和一塊Survivor空間颊糜，即使用90%空間哩治。
     • 發(fā)生GC時，將存活的對象復(fù)制到另一塊空閑的Survivor空間衬鱼，Eden空間和已使用的Survivor空間一次清理业筏。
   • 優(yōu)點(diǎn)：適合收集新生代朝生夕死的對象，只需復(fù)制少量的存活對象完成收集鸟赫，且不會產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片蒜胖。
   • 缺點(diǎn)：存活對象超過10%時消别，需要擔(dān)保進(jìn)入老年代。
3. 標(biāo)記整理
   • 原理：標(biāo)記所有待回收對象台谢，標(biāo)記完成寻狂，將存活對象移到一端，端邊界之外的內(nèi)存空間一次清理朋沮。
   • 優(yōu)點(diǎn)：適合對象存活率高蛇券，且無法擔(dān)保的老年代。也不會產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片樊拓。
   • 缺點(diǎn)：標(biāo)記和整理效率不高纠亚。
4. 分代算法
   • 原理：在新生代使用復(fù)制算法，只需復(fù)制少量對象即可完成收集筋夏。在老年代使用標(biāo)記整理算法蒂胞，老年代對象存活率高，且無法擔(dān)保条篷。

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