Java之JVM垃圾回收 內(nèi)存結(jié)構(gòu)以及垃圾回收算法
作為Java語言的核心之一向拆，JVM垃圾回收幫我們解決了讓我們很頭疼的垃圾回收問題萌朱。我們不需要像VC++一樣，作為內(nèi)存管理的統(tǒng)治者需要我們對我們分配的每一塊內(nèi)存進行回收，否則就會造成內(nèi)存泄露問題于置。
是不是只要有JVM存在我們就不會出現(xiàn)內(nèi)存泄露問題，出現(xiàn)內(nèi)存泄露問題我們又該怎么辦贞岭，如果我們想提高我們程序的穩(wěn)定性和其他性能我們能從什么地方下手０颂骸！瞄桨！相信這些問題是我們程序過程中不可逾越的话速。了解JVM的內(nèi)存分配及其相應(yīng)的垃圾回收機制，不僅僅是可以了解底層的JVM運行機制芯侥，而且對于程序性能的優(yōu)化和提升還是很有必要的泊交。
一.JVM堆內(nèi)存介紹
工欲善其事，必先利其器柱查。所以了解堆內(nèi)存的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是很必要的廓俭。
在JVM中堆空間劃分為三個代：年輕代（Young Generation）、年老代（Old Generation）和永久代（Permanent Generation）物赶。年輕帶主要是動態(tài)的存儲白指，年輕帶主要儲存新產(chǎn)生的對象，年老代儲存年齡大些的對象酵紫，永久帶主要是存儲的是java的類信息告嘲，包括解析得到的方法错维、屬性、字段等橄唬。永久帶基本不參與垃圾回收赋焕。所以說我們說的垃圾回收主要是針對年輕代和年老代。
年輕代又分成3個部分仰楚，一個eden區(qū)和兩個相同的survior區(qū)隆判。剛開始創(chuàng)建的對象都是放置在eden區(qū)的。分成這樣3個部分僧界，主要是為了生命周期短的對象盡量留在年輕帶侨嘀。當eden區(qū)申請不到空間的時候，進行minorGC捂襟，把存活的對象拷貝到survior咬腕。年老代主要存放生命周期比較長的對象，比如緩存對象葬荷。（經(jīng)過IBM的一個研究機構(gòu)研究數(shù)據(jù)表明涨共，基本上80%-98%的對象都會在年輕代的Eden區(qū)死掉從而本回收掉，所以說真正進入到老年代的對象很少宠漩，這也是為什么MinorGC比MajorGC更加頻繁的原因）
具體JVM內(nèi)存垃圾回收過程描述如下 ：
1举反、對象在Eden區(qū)完成內(nèi)存分配
2、當Eden區(qū)滿了扒吁，再創(chuàng)建對象火鼻，會因為申請不到空間，觸發(fā)minorGC瘦陈，進行young(eden+1survivor)區(qū)的垃圾回收
3凝危、minorGC時，Eden不能被回收的對象被放入到空的survivor（Eden肯定會被清空）晨逝，另一個survivor里不能被GC回收的對象也會被放入這個survivor，始終保證一個survivor是空的
4懦铺、當做第3步的時候捉貌，如果發(fā)現(xiàn)survivor滿了，則這些對象被copy到old區(qū)冬念，或者survivor并沒有滿趁窃，但是有些對象已經(jīng)足夠Old，也被放入Old區(qū) XX:MaxTenuringThreshold
5急前、當Old區(qū)被放滿的之后醒陆，進行fullGC
補充：
MinorGC：年輕代所進行的垃圾回收，非常頻繁裆针，一般回收速度也比較快刨摩。
MajorGC：老年代進行的垃圾回收寺晌，發(fā)生一次MajorGC至少伴隨一次MinorGC，一般比MinorGC速度慢十倍以上澡刹。
FullGC：整個堆內(nèi)存進行的垃圾回收呻征，很多時候是MajorGC
以后就是堆內(nèi)存結(jié)構(gòu)已經(jīng)大致的垃圾回收過程。
二罢浇、對象分配原則
1.對象優(yōu)先分配在Eden區(qū)陆赋，如果Eden區(qū)沒有足夠的空間時，虛擬機執(zhí)行一次Minor GC嚷闭。
2.大對象直接進入老年代（大對象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對象）攒岛。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝（新生代采用復(fù)制算法收集內(nèi)存）。
3.長期存活的對象進入老年代胞锰。虛擬機為每個對象定義了一個年齡計數(shù)器灾锯，如果對象經(jīng)過了1次Minor GC那么對象會進入Survivor區(qū)，之后每經(jīng)過一次Minor GC那么對象的年齡加1胜蛉，知道達到閥值對象進入老年區(qū)挠进。
4.動態(tài)判斷對象的年齡。如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對象大小的總和大于Survivor空間的一半誊册，年齡大于或等于該年齡的對象可以直接進入老年代领突。
5.空間分配擔保。每次進行Minor GC時案怯，JVM會計算Survivor區(qū)移至老年區(qū)的對象的平均大小君旦，如果這個值大于老年區(qū)的剩余值大小則進行一次Full GC，如果小于檢查HandlePromotionFailure設(shè)置嘲碱，如果true則只進行Monitor GC,如果false則進行Full GC金砍。
三、垃圾收集器
作為JVM中的核心之一垃圾收集器麦锯，主要完成的功能包括：（1）發(fā)現(xiàn)無用信息對象恕稠；（2）回收被無用對象占用的內(nèi)存空間，使該空間可被程序再次使用扶欣。所以說我們在實現(xiàn)垃圾收集器的同時就要實現(xiàn)兩個算法一個是發(fā)現(xiàn)無用的對象第二就是回收該對象的內(nèi)存鹅巍。
收集器主要分為引用計數(shù)器和跟蹤收集器兩種，Sun JDK中采用跟蹤收集器作為GC實現(xiàn)策略料祠。發(fā)現(xiàn)無用對象只要的實現(xiàn)算法包括引用計數(shù)法和根搜索算法骆捧，引用計數(shù)法主要是JVM的早期實現(xiàn)方法，因為引用計數(shù)無法解決循環(huán)引用的問題髓绽，所以現(xiàn)在JVM實現(xiàn)的主要是根搜索算法敛苇，
引用計數(shù)法：堆中的每個對象對應(yīng)一個引用計數(shù)器。當每一次創(chuàng)建一個對象并賦給一個變量時顺呕，引用計數(shù)器置為1枫攀。當對象被賦給任意變量時括饶，引用計數(shù)器每次加1當對象出了作用域后(該對象丟棄不再使用)，引用計數(shù)器減1脓豪，一旦引用計數(shù)器為0巷帝，對象就不可用從而可以被回收。 根搜索算法：通過一系列的名為“GC Roots”的對象作為起始點扫夜，從這些節(jié)點開始向下搜索楞泼，搜索所走過的路徑稱為引用鏈（Reference Chain），當一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連（用圖論的話來說就是從GC Roots到這個對象不可達）時笤闯，則證明此對象是不可用的堕阔。
目前的收集器主要有三種：
串行收集器：使用單線程處理所有垃圾回收工作，因為無需多線程交互颗味，所以效率比較高
并行收集器：對年輕代進行并行垃圾回收超陆，因此可以減少垃圾回收時間。一般在多線程多處理器機器上使用
并發(fā)收集器：可以保證大部分工作都并發(fā)進行（應(yīng)用不停止）浦马，垃圾回收只暫停很少的時間时呀，此收集器適合對響應(yīng)時間要求比較高的中、大規(guī)模應(yīng)用
四晶默、垃圾收集器的回收算法
Copying算法：
算法：復(fù)制采用的方式為從根集合掃描出存活的對象谨娜，并將找到的存活對象復(fù)制到一塊新的完全未使用的空間中。
過程： 此算法把內(nèi)存空間劃為兩個相等的區(qū)域磺陡，每次只使用其中一個區(qū)域趴梢。垃圾回收時，遍歷當前使用區(qū)域币他，把正在使用中的對象復(fù)制到另外一個區(qū)域中坞靶。次算法每次只處理正在使用中的對象，因此復(fù)制成本比較小蝴悉，同時復(fù)制過去以后還能進行相應(yīng)的內(nèi)存整理彰阴，不過出現(xiàn)“碎片”問題。當然拍冠，此算法的缺點也是很明顯的硝枉，就是需要兩倍內(nèi)存空間。
Mark-Sweep算法：
算法：標記-清除采用的方式為從根集合開始掃描倦微，對存活的對象進行標記，標記完畢后正压，再掃描整個空間中未標記的對象欣福，并進行回收。
過程： 第一階段從引用根節(jié)點開始標記所有被引用的對象焦履，第二階段遍歷整個堆拓劝，把未標記的對象清除雏逾。它停止所有工作，收集器從根開始訪問每一個活躍的節(jié)點郑临，標記它所訪問的每一個節(jié)點栖博。走過所有引用后，收集就完成了厢洞，然后就對堆進行清除（即對堆中的每一個對象進行檢查）仇让，所有沒有標記的對象都作為垃圾回收并返回空閑列表。
Mark-Compact算法：
算法：標記階段與“Mark-Sweep”算法相同躺翻，但在清除階段有所不同丧叽。在回收不存活對象所占用的內(nèi)存空間后，會將其他所有存活對象都往左端空閑的空間進行移動公你，并更新引用其對象指針踊淳。
過程：此算法結(jié)合了“標記-清除”和“復(fù)制”兩個算法的優(yōu)點。也是分兩階段陕靠，第一階段從根節(jié)點開始標記所有被引用對象迂尝，第二階段遍歷整個堆，把清除未標記對象并且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊剪芥，按順序排放垄开。此算法避免了“標記-清除”的碎片問題，同時也避免了“復(fù)制”算法的空間問題粗俱。
Sun JDK GC策略：
新生代算法實現(xiàn)：Copying,Copying,Copying
舊生代算發(fā)實現(xiàn)：Mark-Sweep-Compact说榆，Mark –Compact，Mark –Sweep４缛稀签财！
