? ? ? ? 在Java中有一套完整的內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配和垃圾收集（Garbage Collection,GC）機(jī)制剩檀，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配和垃圾回收逆屡，了解這一機(jī)制，我們可以在排查內(nèi)存溢出赘被、內(nèi)存泄漏問(wèn)題時(shí)悴侵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更高并發(fā)量時(shí)對(duì)這一自動(dòng)化技術(shù)實(shí)施監(jiān)控和調(diào)節(jié)瞧剖。

? ? ? ? 在Java內(nèi)存運(yùn)行時(shí)，程序計(jì)數(shù)器畜挨、虛擬機(jī)棧筒繁、本地方法棧的內(nèi)存分配和回收都是已知確定的，因此不用過(guò)多考慮回收問(wèn)題巴元。而Java堆和方法區(qū)內(nèi)存的分配和回收是動(dòng)態(tài)的毡咏，垃圾收集器關(guān)注的是這部分的內(nèi)存。

判斷對(duì)象是否死亡

判斷對(duì)象是否死亡有兩種算法：

（1）引用計(jì)數(shù)算法：給對(duì)象添加一個(gè)計(jì)數(shù)器逮刨，當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)計(jì)數(shù)器值加1呕缭，當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值減1修己。計(jì)數(shù)器為0的對(duì)象是不再被引用的恢总，當(dāng)該算法無(wú)法解決的是對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問(wèn)題，關(guān)于這個(gè)問(wèn)題睬愤，可參考：http://blog.csdn.net/u010253968/article/details/51160703

（2）可達(dá)性分析算法：當(dāng)一個(gè)對(duì)象沒(méi)有被稱(chēng)為“GC Roots”的對(duì)象直接間接引用時(shí)片仿，及GC Roots到該對(duì)象不可達(dá)時(shí)，此對(duì)象是不可用的尤辱。例如：GC Roots對(duì)象引用了object1砂豌，object1引用了object2厢岂，那么object1和object2都是可用的，因?yàn)樗鼈兌急籊C Roots對(duì)象直接或間接引用了阳距。而如果object3引用了object4塔粒，object4引用了object5，盡管它們都有被其他對(duì)象引用筐摘，但它們都沒(méi)有被GC Roots對(duì)象引用卒茬，所以它們都是不可用的。而GC Roots對(duì)象包括以下幾種：

a.虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象

b.方法區(qū)中類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象

c.方法區(qū)中常量引用的對(duì)象

d.本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對(duì)象

引用

引用分為四種：

（1）強(qiáng)引用：程序代碼之中普遍存在的咖熟，只要強(qiáng)引用還在圃酵，垃圾收集器永遠(yuǎn)不會(huì)回收被引用的對(duì)象

（2）軟引用：有用但并非必要的對(duì)象，在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前馍管，將會(huì)把這些對(duì)象列入回收范圍進(jìn)行第二次回收

（3）弱引用：被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只能生存到下一次垃圾收集發(fā)生之前

（4）虛引用：虛引用不會(huì)對(duì)對(duì)象的生存周期構(gòu)成影響辜昵，也無(wú)法通過(guò)虛引用來(lái)獲取一個(gè)對(duì)象，虛引用的唯一目的就是能在這個(gè)對(duì)象被收集器回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知

對(duì)象的自我拯救

在可達(dá)性分析算法中的不可達(dá)對(duì)象咽斧，還會(huì)經(jīng)過(guò)一次篩選，躬存，篩選出有必要執(zhí)行finalize()方法的對(duì)象张惹，然后虛擬機(jī)會(huì)觸發(fā)這個(gè)方法，但并不一定會(huì)等待到它運(yùn)行結(jié)束岭洲。如果對(duì)象要在finalize()方法中拯救自己宛逗，可以在這個(gè)方法中重新與GC Roots對(duì)象建立直接或間接的關(guān)聯(lián)就可以存活。但在實(shí)際開(kāi)發(fā)中因盡量避免該方法

回收方法區(qū)

在方法區(qū)中垃圾收集效率比較低盾剩，一次能回收的空間比較少雷激，主要回收兩部分內(nèi)容：廢棄常量和無(wú)用的類(lèi)，類(lèi)需要滿(mǎn)足以下條件才能算是無(wú)用的類(lèi)：

（1）該類(lèi)的所有實(shí)例都已經(jīng)被回收告私，也就是Java堆中不存在該類(lèi)的任何實(shí)例

（2）加載該類(lèi)的ClassLoader已經(jīng)被回收

（3）該類(lèi)對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用屎暇，無(wú)法在任何地方通過(guò)反射訪(fǎng)問(wèn)該類(lèi)的方法

垃圾收集算法

標(biāo)記-清除算法：首先標(biāo)記出需要回收的對(duì)象，然后統(tǒng)一回收驻粟，是最基本的收集算法根悼，其它算法是對(duì)其不足進(jìn)行改進(jìn)而得到的。主要有兩個(gè)不足：一是效率不高蜀撑，二是會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的空間碎片

復(fù)制算法：將內(nèi)存分為兩塊挤巡，每次只使用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存用完了酷麦，就把存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊矿卑，然后清空使用過(guò)的內(nèi)存。這種算法的代價(jià)是將內(nèi)存縮小為原來(lái)的一半

標(biāo)記-整理算法：標(biāo)記過(guò)程與“標(biāo)記-清理”算法一樣沃饶，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理母廷，而是所有存活對(duì)象都向一端移動(dòng)轻黑，然后直接清理邊界以外的內(nèi)存

分代收集算法：把Java堆分為新生代和老年代，對(duì)應(yīng)每次垃圾收集都有大量對(duì)象死去的新生代采用復(fù)制算法徘意，這樣復(fù)制的成本刑υ谩；而對(duì)于對(duì)象存活率高的老年代椎咧，使用“標(biāo)記-清除”算法或者“標(biāo)記-整理”進(jìn)行回收

HotSpot的算法實(shí)現(xiàn)

HotSpot虛擬機(jī)在實(shí)現(xiàn)對(duì)象存活判定算法和垃圾回收算法時(shí)玖详，必須保證虛擬機(jī)高效運(yùn)行。

枚舉根節(jié)點(diǎn)：

枚舉根節(jié)點(diǎn)對(duì)時(shí)間的敏感性：一方面勤讽，在垃圾回收過(guò)程中蟋座，用可達(dá)性分析算法判斷對(duì)象是否存活時(shí)，為保證判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性脚牍，必須停頓所有Java執(zhí)行線(xiàn)程使對(duì)象引用關(guān)系不發(fā)生變化向臀，所以枚舉根節(jié)點(diǎn)必須停頓。另一方面诸狭，可作為GC Roots的節(jié)點(diǎn)主要在全局性的引用（例如常量或類(lèi)靜態(tài)屬性）與執(zhí)行上下文（例如棧幀中的本地變量表）券膀，在很多應(yīng)用里，僅僅在方法區(qū)中就有幾百兆驯遇，如果要逐個(gè)檢查它們直接或間接引用的對(duì)象芹彬，會(huì)消耗很多時(shí)間，而消耗的時(shí)間越多叉庐，停頓的時(shí)間越長(zhǎng)舒帮。

解決這些不足的方法：執(zhí)行系統(tǒng)停頓時(shí)，不需要逐個(gè)檢查陡叠，而是在類(lèi)加載完成時(shí)玩郊，就把對(duì)象內(nèi)什么偏移量上是什么類(lèi)型的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)并用特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示出來(lái)，在JIT編譯過(guò)程中枉阵，也會(huì)在特定的位置使用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄下棧和寄存器中那些位置是引用译红，如Hotpot使用一組稱(chēng)為OopMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣岭妖，GC 在掃描是可以直接得知這些信息临庇。

安全點(diǎn)：

如果每一條指令都生成對(duì)應(yīng)的OopMap，則需要大量的額外空間昵慌，GC的空間成本會(huì)變得非常高假夺，所以只是在“特定的位置”生成了對(duì)應(yīng)的OopMap，這些位置就成為安全點(diǎn)（Safepoint）斋攀，程序在執(zhí)行到安全點(diǎn)才能停頓下來(lái)GC已卷。一般指令序列復(fù)用如方法調(diào)用、循環(huán)跳轉(zhuǎn)淳蔼、異常跳轉(zhuǎn)等情況下侧蘸，才會(huì)產(chǎn)生安全點(diǎn)裁眯，因?yàn)檫@些情況需要長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行。

對(duì)應(yīng)于安全點(diǎn)讳癌，需要考慮如何在GC發(fā)生時(shí)讓所有的線(xiàn)程執(zhí)行到最近的安全點(diǎn)再停頓下來(lái)穿稳，有兩種方法：

（1）搶先式中斷：GC發(fā)生時(shí)，先把所以線(xiàn)程中斷晌坤，如果有線(xiàn)程中斷的地方不在安全點(diǎn)逢艘，就恢復(fù)線(xiàn)程，讓它執(zhí)行到安全點(diǎn)上骤菠，現(xiàn)在幾乎已經(jīng)不使用這種方式它改。

（2）主動(dòng)式中斷：當(dāng)GC需要中斷線(xiàn)程時(shí)，不對(duì)線(xiàn)程操作商乎，只設(shè)置一個(gè)標(biāo)志央拖，各個(gè)線(xiàn)程主動(dòng)去輪詢(xún)這個(gè)標(biāo)志，如果這個(gè)中斷標(biāo)志為真就自己中斷掛起鹉戚，一般輪詢(xún)標(biāo)志的地方與安全點(diǎn)重合鲜戒。

安全區(qū)域：

線(xiàn)程處于Sleep狀態(tài)或者Blocked狀態(tài)等“不執(zhí)行”的狀態(tài)時(shí)，無(wú)法響應(yīng)JVM的中斷請(qǐng)求抹凳，執(zhí)行到安全點(diǎn)然后中斷掛起袍啡，這時(shí)候就需要安全區(qū)域（Safe Region）來(lái)解決。安全區(qū)域指在一段代碼片段中却桶，引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化，在這個(gè)區(qū)域中能中的任意地方開(kāi)始GC都是安全的蔗牡。

當(dāng)線(xiàn)程執(zhí)行到Safe Region中的代碼時(shí)颖系，首先標(biāo)識(shí)自己進(jìn)入了安全區(qū)域，當(dāng)JVM要發(fā)起GC時(shí)辩越，就不用管標(biāo)志自己為安全區(qū)狀態(tài)的線(xiàn)程了嘁扼。當(dāng)線(xiàn)程要離開(kāi)安全區(qū)域時(shí)，要檢查系統(tǒng)是否完成了根節(jié)點(diǎn)枚舉或者整個(gè)GC過(guò)程黔攒，如果完成了趁啸，就可以離開(kāi)安全區(qū)域，否則就要等到收到可以離開(kāi)Safe Region的信號(hào)為止督惰。