一、概述
1.為什么要了解GC
當(dāng)需要排查各種內(nèi)存溢出蝶念、內(nèi)存泄漏問題時(shí)翰蠢，當(dāng)GC成為系統(tǒng)達(dá)到高并發(fā)量的瓶頸時(shí)，就需要對(duì)這些成熟的技術(shù)實(shí)施必要的監(jiān)控和調(diào)節(jié)服赎。
2. GC了解對(duì)象
- 主要研究：Java堆葵蒂、方法區(qū)
程序處于運(yùn)行期間才知道會(huì)創(chuàng)建哪些對(duì)象，這部分的內(nèi)存分配和回收都是動(dòng)態(tài)的重虑。 - 不需要過多考慮：程序計(jì)數(shù)器践付、虛擬機(jī)棧、本地方法棧
這些區(qū)域的內(nèi)存分配和回收都具備確定性缺厉，方法結(jié)束或線程結(jié)束時(shí)內(nèi)存自然就回收了永高。
二、回收對(duì)象確定算法
1. 引用
JDK1.2前
引用：如果reference類型的數(shù)據(jù)中存儲(chǔ)的數(shù)值代表的是另外一塊內(nèi)存的起始地址提针。
缺陷：對(duì)象只存在被引用命爬、沒有被引用兩種狀態(tài)。
JDK1.2后
對(duì)引用的概念進(jìn)行擴(kuò)充辐脖，分為了四種引用饲宛，強(qiáng)調(diào)依次減弱。
強(qiáng)引用：只要存在嗜价，垃圾收集器就不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象艇抠。
軟引用（SoftReference）：在內(nèi)存溢出之前，將這些對(duì)象列入回收范圍之中久锥，進(jìn)行第二次回收家淤，回收后還沒有足夠內(nèi)存，才會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常奴拦。
弱引用（WeakReference）：垃圾收集器工作時(shí)媒鼓，無論內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收只被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象错妖。
虛引用（PhantomReference）：完全不會(huì)對(duì)其對(duì)象的生存時(shí)間構(gòu)成影響绿鸣，也無法通過虛引用取得一個(gè)對(duì)象的實(shí)例。唯一目的是在這個(gè)對(duì)象被回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)通知暂氯。
2. 引用計(jì)數(shù)算法
給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器潮模，有一個(gè)引用它就加一，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)就是不可能再被使用痴施。
優(yōu)點(diǎn)
- 實(shí)現(xiàn)簡單
- 判定效率高
缺點(diǎn)
- 很難解決對(duì)象間相互循環(huán)引用的問題擎厢。
因?yàn)檫@一點(diǎn)究流，主流Java虛擬機(jī)沒有選用引用計(jì)數(shù)算法來管理內(nèi)存的。
3. 可達(dá)性分析算法
通過一系列GC Roots的對(duì)象作為起始點(diǎn)动遭，從這些節(jié)點(diǎn)向下搜索芬探，搜索走過的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時(shí)（GC Roots到這個(gè)對(duì)象不可達(dá)）厘惦，則此對(duì)象是不可用的偷仿。
如圖object5和6，雖然6是有引用指向其的宵蕉，但是因?yàn)閷?duì)GC Roots不可達(dá)酝静，所以此對(duì)象不可用。
GC Roots對(duì)象
- 虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象羡玛。
- 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象别智。
- 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象。
- 本地方法棧中JNI引用的對(duì)象稼稿。
4. 兩次標(biāo)記過程
宣告一個(gè)對(duì)象需要回收之前薄榛，至少經(jīng)歷兩次標(biāo)記過程。
- 可達(dá)性分析后發(fā)現(xiàn)沒有與GC Roots相連時(shí)渺杉，第一次被標(biāo)記蛇数。
- 篩選有必要執(zhí)行finalize()的對(duì)象。
- 有必要執(zhí)行的對(duì)象放入F-Queue是越，有虛擬機(jī)自動(dòng)建立、優(yōu)先級(jí)低的線程執(zhí)行它碌上。
雖然會(huì)執(zhí)行它倚评，但并不一定會(huì)等待它運(yùn)行結(jié)束。防止死循環(huán)導(dǎo)致F-Queue隊(duì)列處于等待馏予，導(dǎo)致內(nèi)存回收系統(tǒng)崩潰天梧。
- 看finalize()執(zhí)行情況
- 如果在執(zhí)行finalize()中重新引用到引用鏈上，在第二次標(biāo)記時(shí)會(huì)移出回收集合霞丧。
- 如果沒有連接上呢岗，就會(huì)被真正回收。
一個(gè)對(duì)象的finalize()方法只會(huì)被調(diào)用一次蛹尝，所以一次逃脫回收后后豫，在下一次回收時(shí)將不再會(huì)執(zhí)行finalize()。
5. 方法區(qū)的回收
方法區(qū)的回收性價(jià)比會(huì)比Java堆低很多突那。
主要回收目標(biāo)
- 廢棄常量
- 無用的類
常量的回收條件
字符串為例挫酿，如果沒有String對(duì)象引用常量池的某個(gè)常量，也沒有其他地方應(yīng)用這個(gè)常量時(shí)愕难，就會(huì)將此常量清理出常量池早龟。
常量池中其他類（接口）惫霸、方法、字段的符號(hào)引用也類似葱弟。
類的回收條件
- 該類的所有實(shí)例都被回收了壹店。
- 加載該類的ClassLoader被回收了。
- 該類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象沒有被引用芝加，無法通過反射訪問到該類硅卢。
是否對(duì)類進(jìn)行回收還需要看參數(shù)，HotSpot提供了-Xnoclassgc參數(shù)控制妖混。
在大量的使用反射老赤、動(dòng)態(tài)代理、CGLib等字節(jié)碼框架制市、動(dòng)態(tài)生成JSP抬旺、OSGi這類頻繁定義ClassLoader的場(chǎng)景都需要虛擬機(jī)具備類卸載的功能，以防止方法區(qū)溢出祥楣。
三开财、垃圾收集算法
1. 標(biāo)記-清除算法
步驟
- 標(biāo)記：標(biāo)記出需要回收的對(duì)象。
- 清除：統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象误褪。
問題
- 效率問題：標(biāo)記和清除的效率都不高责鳍。
- 空間碎片：標(biāo)記清除后會(huì)產(chǎn)生大量的空間碎片，可能導(dǎo)致之后無法分配連續(xù)的大空間而提前出發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作兽间。
2. 復(fù)制算法
步驟
- 將可用內(nèi)存劃分為大小相等的兩塊A历葛、B，每次只使用其中一塊嘀略，假設(shè)使用A恤溶。
- 當(dāng)A內(nèi)存用完了，就將A中存活的對(duì)象復(fù)制到B塊內(nèi)存上帜羊。
- 將A塊內(nèi)存一次性全部清理咒程。
- 再次分配時(shí)直接在B塊上偏移指針即可。
雖然解決了空間碎片的問題讼育，但是這種算法會(huì)使可用空間大大減小帐姻，每次只可用原空間的50%。
分塊的優(yōu)化
研究新生代中98%的對(duì)象都會(huì)被回收奶段，所以并不需要1:1分塊饥瓷。可將內(nèi)存分為一塊較大的Eden忧饭，和兩塊較小的Survivor扛伍。
- 每次使用Eden和一塊Survivor。
- 回收使將其中存活對(duì)象復(fù)制到另一塊Survivor中词裤。
-
最后清理掉Eden和之前的那塊Survivor內(nèi)存刺洒。
- 優(yōu)點(diǎn)：HotSpot默認(rèn)Eden和Survivor比例8:1鳖宾，可分配區(qū)域?yàn)樵笮〉?0%，所以每次分配時(shí)也就只有10%的空間浪費(fèi)逆航。
- 缺點(diǎn)：沒有辦法保證每次只有不多于10%大小的對(duì)象存活鼎文。當(dāng)存活對(duì)象10%時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致Survivor空間不足因俐，需要依賴其他內(nèi)存進(jìn)行分配擔(dān)保拇惋。
當(dāng)另一個(gè)Survivor沒有足夠空間存放上次回收的存活對(duì)象時(shí)，這些對(duì)象就會(huì)直接通過分配擔(dān)保機(jī)制進(jìn)入老年代抹剩。
復(fù)制操作在存活率較高的情況下的效率很低撑帖，并且需要進(jìn)行分配擔(dān)保。所以老年代一般不會(huì)使用復(fù)制算法澳眷。
3. 標(biāo)記-整理算法
與標(biāo)記清除算法的前面部分一樣胡嘿，但是標(biāo)記整理算法不是在標(biāo)記后直接回收，而是讓所有存活對(duì)象向一端移動(dòng)钳踊，然后清理掉端邊界以外的內(nèi)容衷敌。
4. 分代收集思想
根據(jù)對(duì)象存活周期的不同，將內(nèi)存劃分幾塊拓瞪。一般分為新生代和老生代缴罗，根據(jù)不同的特點(diǎn)采用合適的算法。
新生代：復(fù)制算法祭埂。
老生代：標(biāo)記-清理或標(biāo)記-整理算法面氓。
