JVM的垃圾回收主要針對(duì) “堆” 和 “方法區(qū)”，主要解決以下問(wèn)題：

• 哪些內(nèi)存需要回收磺箕？（對(duì)象存活判定算法）
• 觸發(fā)垃圾回收的條件奖慌？
• 如何回收？（垃圾收集算法）
• 用什么回收松靡？（垃圾收集器）

本文先介紹 對(duì)象存活判定算法简僧、垃圾收集算法，然后介紹常見(jiàn)的 JVM 垃圾收集器雕欺。

1. 對(duì)象存活判定算法

一般來(lái)說(shuō)岛马，判定對(duì)象是否可以被回收有許多算法，目前主流的算法有 引用計(jì)數(shù)法阅茶、可達(dá)性分析法蛛枚，本節(jié)對(duì)這兩種算法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1.1 引用計(jì)數(shù)法

每個(gè)對(duì)象維護(hù)一個(gè)引用計(jì)數(shù)器脸哀。當(dāng)有一個(gè)新的引用指向該對(duì)象時(shí)蹦浦，引用計(jì)數(shù)器就+1；當(dāng)指向該引用對(duì)象失效時(shí)撞蜂，計(jì)數(shù)器就-1盲镶；當(dāng)引用計(jì)數(shù)器值為0時(shí)，說(shuō)明該對(duì)象可以被回收蝌诡。

JVM 沒(méi)有選用 引用計(jì)數(shù)法 來(lái)管理內(nèi)存溉贿，其主要原因就是引用計(jì)數(shù)法很難解決對(duì)象之間的循環(huán)引用問(wèn)題。
循環(huán)引用示例：

public class MyObject {
    public Object ref = null;
    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject1 = new MyObject();
        MyObject myObject2 = new MyObject();
        myObject1.ref = myObject2;
        myObject2.ref = myObject1;
        myObject1 = null;
        myObject2 = null;
    }
}

如上圖所示浦旱，白色框代表在堆中開(kāi)辟了一個(gè)內(nèi)存空間宇色，黃色和藍(lán)色線(xiàn)代表引用，各位兩條，也就代表計(jì)數(shù)器各為2宣蠕，myObject1 和 myObject2 分別指向 null例隆，線(xiàn)各自消失一條，計(jì)數(shù)器減1抢蚀，但還剩1镀层，也就如圖中ref的指向，沒(méi)有恢復(fù)0皿曲，所以不會(huì)被回收唱逢。

1.2 可達(dá)性分析法

目前主流的JVM都采用可達(dá)性分析算法來(lái)判定對(duì)象是否存活。

可達(dá)性分析法：通過(guò)"GC Roots"對(duì)象（必須活躍的引用）作為起點(diǎn)屋休，從起點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行圖的遍歷坞古，所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對(duì)象不在引用鏈上時(shí)博投，則該對(duì)象被判定為可回收對(duì)象绸贡。

上圖 Object 5 盯蝴、6 毅哗、7 會(huì)被回收。

可以作為“GC Roots”的對(duì)象包括以下幾種：

• 虛擬機(jī)棧 中引用的對(duì)象捧挺；
  比如正在運(yùn)行的線(xiàn)程的虛擬機(jī)棧上的引用變量虑绵。
• 本地方法棧中JNI（Native方法）的引用的對(duì)象；
• 方法區(qū)中的類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象闽烙；
• 方法區(qū)中的常量引用的對(duì)象翅睛。

1.3 Java引用類(lèi)型
怎么樣的對(duì)象算沒(méi)有被引用？Java語(yǔ)言其實(shí)一共定義了4種引用黑竞，按強(qiáng)度從大到小依次是：

強(qiáng)引用（Strong Reference）
強(qiáng)引用是使用最普遍的引用捕发，GC永遠(yuǎn)不會(huì)回收被強(qiáng)引用的對(duì)象。
例：Object obj=new Object();

軟引用（Soft Reference）
軟引用的對(duì)象很魂，只有在內(nèi)存不足時(shí)扎酷，GC會(huì)對(duì)其回收。
也就是說(shuō)遏匆，只有發(fā)生 OOM 之前的 GC法挨，才會(huì)對(duì)軟引用的對(duì)象進(jìn)行回收
軟引用有時(shí)被用來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存。
例：

// 獲取對(duì)象并緩存
SoftReference softRef = new SoftReference(new SomeClass());

// 從軟引用中獲取對(duì)象
Object cache = softRef.get();
if (cache == null) {
    // 當(dāng)軟引用被回收后重新獲取對(duì)象
    cache = new SomeClass();
}
return (SomeClass)cache;

弱引用（Weak Reference）
弱引用的對(duì)象擁有更短暫的生命周期幅聘。弱引用與軟引用的區(qū)別在于：在GC進(jìn)行存活對(duì)象判定時(shí)凡纳，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對(duì)象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否帝蒿，都會(huì)回收它荐糜。

Car car = new Car();
WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);

//假設(shè)此處進(jìn)行了一次GC
System.gc() 

 //打印true
System.out.println(weakCar.get()==null); 

虛引用（Phantom Reference）
虛引用是最弱的一種引用關(guān)系。

2. 垃圾回收觸發(fā)條件

由于對(duì)象進(jìn)行了分代處理，因此垃圾回收區(qū)域暴氏、時(shí)間也不一樣丛版。GC有兩種類(lèi)型：Scavenge GC和Full GC。對(duì)于一個(gè)擁有終結(jié)方法的對(duì)象偏序，在垃圾收集器釋放對(duì)象前必須執(zhí)行終結(jié)方法页畦。但是當(dāng)垃圾收集器第二次收集這個(gè)對(duì)象時(shí)便不會(huì)再次調(diào)用終結(jié)方法。

Minor GC

一般情況下研儒，當(dāng)新對(duì)象生成豫缨，并且在Eden申請(qǐng)空間失敗時(shí)，就會(huì)觸發(fā)Minor GC端朵，對(duì)Eden區(qū)域進(jìn)行GC好芭，清除非存活對(duì)象，并且把尚且存活的對(duì)象移動(dòng)到Survivor區(qū)冲呢，然后整理Survivor的兩個(gè)區(qū)舍败。這種方式的GC是對(duì)新生代的Eden區(qū)進(jìn)行，不會(huì)影響到老年代敬拓。因?yàn)榇蟛糠謱?duì)象都是從Eden區(qū)開(kāi)始的邻薯，同時(shí)Eden區(qū)不會(huì)分配的很大，所以Eden區(qū)的GC會(huì)頻繁進(jìn)行乘凸。

Full GC

對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行整理厕诡，包括年輕代、老年代 和 永久代营勤。Full GC因?yàn)樾枰獙?duì)整個(gè)對(duì)進(jìn)行回收灵嫌，所以比 Scavenge GC 要慢，因此應(yīng)該盡可能減少 Full GC的次數(shù)葛作。在對(duì)JVM調(diào)優(yōu)的過(guò)程中寿羞，很大一部分工作就是對(duì)于 Full GC 的調(diào)節(jié)。有如下原因可能導(dǎo)致Full GC：

• 老年代（Tenured）被寫(xiě)滿(mǎn)

• 永久代（Perm）被寫(xiě)滿(mǎn)

• System.gc() 被 顯示 調(diào)用

3. 垃圾收集算法

3.1 標(biāo)記-清除算法

標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）算法赂蠢，分為 標(biāo)記 和 清除 階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象绪穆，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。

缺點(diǎn)：

1. 效率問(wèn)題客年；
   標(biāo)記和清除兩個(gè)過(guò)程的效率都不高
2. 空間問(wèn)題霞幅；
   標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后在程序運(yùn)行過(guò)程中需要分配較大的對(duì)象時(shí)量瓜，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作司恳。

3.2 復(fù)制算法

復(fù)制（Copying）算法，將內(nèi)存分為相等的兩塊绍傲，每次只使用一塊扔傅。當(dāng)這塊內(nèi)存用光耍共，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另外一塊，然后再把已經(jīng)使用過(guò)的空間一次清理掉猎塞。

優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)存分配/清除的效率都很高试读，不用考慮內(nèi)存碎片等情況。
缺點(diǎn)：內(nèi)存縮小為原來(lái)的一半荠耽，空間利用率低钩骇。

現(xiàn)代商用JVM一般采用復(fù)制算法來(lái)回收新生代，因?yàn)樾律写蟛糠謱?duì)象都是朝生夕死的铝量。實(shí)際一般按照8:1:1的比例將內(nèi)存空間劃分為一塊Eden區(qū)（80%）和兩塊Survivor區(qū)（各10%）倘屹。

3.3 標(biāo)記整理算法

標(biāo)記-整理（Mark-Compact）算法，標(biāo)記過(guò)程和標(biāo)記清除算法一樣慢叨，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理纽匙，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存拍谐。

現(xiàn)代商用JVM一般采用標(biāo)記-整理算法回收老年代烛缔。因?yàn)槔夏甏鷮?duì)象存活率高，一般只需要清除少量對(duì)象轩拨。

3.4 分代收集算法

目前大部分JVM都采用的分代收集（Generational Collection）算法践瓷。它的核心思想是根據(jù)對(duì)象存活的生命周期將內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的區(qū)域，不同區(qū)域采用不同的垃圾回收算法气嫁。

一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（Tenured Generation）当窗、新生代（Young Generation）、永久代寸宵。
新生代：對(duì)象朝生暮死，存活率低元咙，一般選用“復(fù)制算法”梯影；
老年代：對(duì)象存活率高、沒(méi)有額外空間對(duì)對(duì)象進(jìn)行分配擔(dān)保庶香，一般采用“標(biāo)記-整理”算法甲棍。

4、JVM垃圾收集器

參考

http://www.reibang.com/p/667e0d876666
http://www.reibang.com/p/3d9484f266ae