簡書 占小狼
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前言

與C語言不同澄步，Java內(nèi)存（堆內(nèi)存）的分配與回收由JVM垃圾收集器自動完成冰蘑，這個特性深受大家歡迎，能夠幫助程序員更好的編寫代碼驮俗，本文以HotSpot虛擬機為例懂缕，說一說Java GC的那些事。

Java堆內(nèi)存

在 JVM內(nèi)存的那些事 一文中王凑，我們已經(jīng)知道Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域搪柑，所有對象實例和數(shù)組都在堆上進行內(nèi)存分配。為了進行高效的垃圾回收索烹，虛擬機把堆內(nèi)存劃分成新生代（Young Generation）工碾、老年代（Old Generation）和永久代（Permanent Generation）3個區(qū)域。

新生代

新生代由 Eden 與 Survivor Space（S0百姓，S1）構(gòu)成渊额，大小通過-Xmn參數(shù)指定，Eden 與 Survivor Space 的內(nèi)存大小比例默認為8:1，可以通過-XX:SurvivorRatio 參數(shù)指定旬迹，比如新生代為10M 時火惊，Eden分配8M，S0和S1各分配1M奔垦。

Eden：希臘語屹耐，意思為伊甸園，在圣經(jīng)中椿猎，伊甸園含有樂園的意思惶岭，根據(jù)《舊約·創(chuàng)世紀》記載，上帝耶和華照自己的形像造了第一個男人亞當(dāng)犯眠，再用亞當(dāng)?shù)囊粋€肋骨創(chuàng)造了一個女人夏娃按灶，并安置他們住在了伊甸園。

大多數(shù)情況下筐咧，對象在Eden中分配鸯旁，當(dāng)Eden沒有足夠空間時，會觸發(fā)一次Minor GC嗜浮，虛擬機提供了-XX:+PrintGCDetails參數(shù)羡亩，告訴虛擬機在發(fā)生垃圾回收時打印內(nèi)存回收日志。

Survivor：意思為幸存者危融，是新生代和老年代的緩沖區(qū)域畏铆。
當(dāng)新生代發(fā)生GC（Minor GC）時，會將存活的對象移動到S0內(nèi)存區(qū)域吉殃，并清空Eden區(qū)域辞居，當(dāng)再次發(fā)生Minor GC時，將Eden和S0中存活的對象移動到S1內(nèi)存區(qū)域蛋勺。

存活對象會反復(fù)在S0和S1之間移動瓦灶，當(dāng)對象從Eden移動到Survivor或者在Survivor之間移動時，對象的GC年齡自動累加抱完，當(dāng)GC年齡超過默認閾值15時贼陶，會將該對象移動到老年代，可以通過參數(shù)-XX:MaxTenuringThreshold 對GC年齡的閾值進行設(shè)置巧娱。

老年代

老年代的空間大小即-Xmx 與-Xmn 兩個參數(shù)之差碉怔，用于存放經(jīng)過幾次Minor GC之后依舊存活的對象。當(dāng)老年代的空間不足時禁添，會觸發(fā)Major GC/Full GC撮胧，速度一般比Minor GC慢10倍以上。

永久代

在JDK8之前的HotSpot實現(xiàn)中老翘，類的元數(shù)據(jù)如方法數(shù)據(jù)芹啥、方法信息（字節(jié)碼锻离，棧和變量大小）墓怀、運行時常量池汽纠、已確定的符號引用和虛方法表等被保存在永久代中，32位默認永久代的大小為64M傀履，64位默認為85M疏虫，可以通過參數(shù)-XX:MaxPermSize進行設(shè)置，一旦類的元數(shù)據(jù)超過了永久代大小啤呼，就會拋出OOM異常。

虛擬機團隊在JDK8的HotSpot中呢袱，把永久代從Java堆中移除了官扣，并把類的元數(shù)據(jù)直接保存在本地內(nèi)存區(qū)域（堆外內(nèi)存），稱之為元空間羞福。

這樣做有什么好處惕蹄？
有經(jīng)驗的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)，對永久代的調(diào)優(yōu)過程非常困難治专，永久代的大小很難確定卖陵，其中涉及到太多因素，如類的總數(shù)张峰、常量池大小和方法數(shù)量等泪蔫，而且永久代的數(shù)據(jù)可能會隨著每一次Full GC而發(fā)生移動。

而在JDK8中喘批，類的元數(shù)據(jù)保存在本地內(nèi)存中撩荣，元空間的最大可分配空間就是系統(tǒng)可用內(nèi)存空間，可以避免永久代的內(nèi)存溢出問題饶深，不過需要監(jiān)控內(nèi)存的消耗情況餐曹，一旦發(fā)生內(nèi)存泄漏，會占用大量的本地內(nèi)存敌厘。

ps：JDK7之前的HotSpot台猴，字符串常量池的字符串被存儲在永久代中，因此可能導(dǎo)致一系列的性能問題和內(nèi)存溢出錯誤俱两。在JDK8中饱狂，字符串常量池中只保存字符串的引用。

如何判斷對象是否存活

GC動作發(fā)生之前锋华，需要確定堆內(nèi)存中哪些對象是存活的嗡官，一般有兩種方法：引用計數(shù)法和可達性分析法。

1毯焕、引用計數(shù)法
在對象上添加一個引用計數(shù)器衍腥，每當(dāng)有一個對象引用它時磺樱，計數(shù)器加1，當(dāng)使用完該對象時婆咸，計數(shù)器減1竹捉，計數(shù)器值為0的對象表示不可能再被使用。

引用計數(shù)法實現(xiàn)簡單尚骄，判定高效块差，但不能解決對象之間相互引用的問題。

public class GCtest {
    private Object instance = null;
    private static final int _10M = 10 * 1 << 20;
    // 一個對象占10M倔丈，方便在GC日志中看出是否被回收
    private byte[] bigSize = new byte[_10M];

    public static void main(String[] args) {
        GCtest objA = new GCtest();
        GCtest objB = new GCtest();

        objA.instance = objB;
        objB.instance = objA;

        objA = null;
        objB = null;

        System.gc();
    }
}

通過添加-XX:+PrintGC參數(shù)憨闰，運行結(jié)果：

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 26982K->1194K(75776K)] 26982K->1202K(249344K), 0.0010103 secs]

從GC日志中可以看出objA和objB雖然相互引用，但是它們所占的內(nèi)存還是被垃圾收集器回收了需五。

2鹉动、可達性分析法
通過一系列稱為 “GC Roots” 的對象作為起點，從這些節(jié)點開始向下搜索宏邮，搜索路徑稱為 “引用鏈”泽示，以下對象可作為GC Roots：

• 本地變量表中引用的對象
• 方法區(qū)中靜態(tài)變量引用的對象
• 方法區(qū)中常量引用的對象
• Native方法引用的對象

當(dāng)一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈時，意味著該對象可以被回收蜜氨。

在可達性分析法中械筛，判定一個對象objA是否可回收，至少要經(jīng)歷兩次標記過程：
1飒炎、如果對象objA到 GC Roots沒有引用鏈埋哟，則進行第一次標記。
2郎汪、如果對象objA重寫了finalize()方法定欧，且還未執(zhí)行過，那么objA會被插入到F-Queue隊列中怒竿，由一個虛擬機自動創(chuàng)建的砍鸠、低優(yōu)先級的Finalizer線程觸發(fā)其finalize()方法。finalize()方法是對象逃脫死亡的最后機會耕驰，GC會對隊列中的對象進行第二次標記爷辱，如果objA在finalize()方法中與引用鏈上的任何一個對象建立聯(lián)系，那么在第二次標記時朦肘，objA會被移出“即將回收”集合饭弓。

看看具體實現(xiàn)

public class FinalizerTest {
    public static FinalizerTest object;
    public void isAlive() {
        System.out.println("I'm alive");
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("method finalize is running");
        object = this;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        object = new FinalizerTest();

        // 第一次執(zhí)行，finalize方法會自救
        object = null;
        System.gc();

        Thread.sleep(500);
        if (object != null) {
            object.isAlive();
        } else {
            System.out.println("I'm dead");
        }

        // 第二次執(zhí)行媒抠，finalize方法已經(jīng)執(zhí)行過
        object = null;
        System.gc();

        Thread.sleep(500);
        if (object != null) {
            object.isAlive();
        } else {
            System.out.println("I'm dead");
        }
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：

method finalize is running
I'm alive
I'm dead

從執(zhí)行結(jié)果可以看出：
第一次發(fā)生GC時弟断，finalize方法的確執(zhí)行了，并且在被回收之前成功逃脫趴生；
第二次發(fā)生GC時阀趴，由于finalize方法只會被JVM調(diào)用一次昏翰，object被回收。

當(dāng)然了刘急，在實際項目中應(yīng)該盡量避免使用finalize方法棚菊。

END。
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