1.概述

垃圾收集（Garbage Collection,GC）其实年代比java久远。

GC需要考虑的是三件事：哪些内存需要回收、什么时候回收、如何回收。

而我们主要做的虚拟机性能调优，主要处理的就是方法区和堆的GC回收优化，其它内存区域基本不需要。

2.对象是否已死

这里是第一件事：哪些内存需要回收->对象已死的内存需要回收。

2.1 引用计数算法

引用计数算法是这么做的：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用这对象时，计数器值+1，引用失效时，计数器值-1；任何时刻当计数器值为0时，说明这个对象不可能再被使用，判定为对象已死。

缺点：相互引用无法回收，例：A、B对象，A引用B，B引用A，那么相互引用，但实际不会再被访问，所以还是不发通知GC回收。

2.2 可达性分析算法

这个是目前主流的实现（java、C#），都是通过可达性分析来判断对象是否存活的。

可达性分析算法的思路：以被称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点向下搜索，搜索走过的路径称为引用链（Referrence Chain）,当一个对象到GC Roots没有任何引用链（就是两者之间不可达）时，证明对象已死。

可作为GC Roots的对象包括：

1.虚拟机栈（栈帧本地变量表）中引用的对象

2.方法区中类静态属性引用的对象

3.方法区中常量引用的对象

4.本地方法栈中JNI（就是一般的Native方法）引用的对象。

2.3 再谈引用

JDK1.2之后，java引用概念由引用强度的依次减弱，分为四种引用：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

强引用：程序代码中普遍存在的，例：String a=new String();只要强引用还在，GC永远不会回收被引用的对象

软引用：用来描述一些有用但不是必需的对象，它会在将要发生内存溢出前进行第二次回收，第二次回收还是没有足够内存，则抛异常。JDK使用SoftReference类来实现软引用。

弱引用：描述非必需对象，对象将在下次GC之前被回收，JDK使用WeakReference类来实现

虚引用：又称幽灵引用，虚引用完全不会对其生命周期构成影响，也无法通过虚引用取得一个对象实例。作用只是在GC回收时能收到一条系统通知。JDK使用PhantomReference类来实现虚引用。

2.4 二次判断对象死亡

实际上java的判断对象死亡会经历两次

第一次就是之前讲的可达性分析算法，第二次就是判断该对象是否有必要执行finalize()方法

finalize()方法相当于死缓，或者说遗愿清单，可以将最后要回收释放的东西处理完毕后再GC回收。

有些人将finalize()用于关闭外部资源，不过实际上，并不推荐使用finalize()方法。

2.5 回收方法区

方法区不像前面的对象回收一样大量地进行回收，不过回收方法区也有一部分的东西需要回收。

这里方法区要回收的分为两类：一类就是常量池里的废弃常量、一类就是无用的类。

废弃常量：直接根据是否引用即可判断是否需要回收。

无用的类：需要满足三个条件，才可以回收（注意是可以，不是必然回收）

条件1：该类的对象实例都已被回收

条件2：加载该类的ClassLoader已被回收

条件3：该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方反射访问该类的方法。

3.垃圾收集算法（GC算法）

这里主要讲多种算法的思想。

3.1 标记-清除算法

该算法分“标记”、“清除”两阶段：标出所有要回收的对象，然后统一回收。

缺点：效率不高（标记和清除效率都不高）、空间问题（标记清除会产生大量不连续内存碎片，碎片太多分配大内存对象又得GC）。

3.2 复制算法

该算法将可用内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块，一块用完了，还存活的对象就复制到另一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。也就是用一半，清一半。

缺点：将内存缩小为了原来的一半。

PS：现代商业虚拟机是这样类似的算法，不过不是分成大小相等的两块，而是一大（Eden）两小(Survivor)的三块，每次用一大一小，然后还存活的给另外一小，再清理。Hotspot虚拟机默认比例:Eden：Survivor=8：1。也就是每次用90%的内存空间

3.3 标记-整理算法

这个算法标记过程和标记-清除算法一样，不过它标记后不是直接清除

而是将所有存活对象移向一端，清理掉端边界外的无用内存。

3.4 分代收集算法

这也是现代商业虚拟机一起采用的一种算法，就是根据对象存活周期的不同划分为几块。

一般把java堆划分为新生代和老年代，

新生代放时常对象死亡的，用复制算法（当存活放到另一块内存，内存不够时，放到老年代去）

老年代存活率高用标记-xx算法。

4.HotSpot的算法实现

上面讲了对象是否已死的算法和垃圾收集的算法，而这一节将虚拟机是如何实现这些算法的。

4.1 枚举根节点

目前主流的java虚拟机使用准确式GC，也就是说不检查全局的引用位置和执行上下文，有办法得知哪些地方存放对象引用。

HotSpot实现中通过一组OopMap的数据结构来达到这个目的，类加载完时，HotSpot就把对象内什么类型的数据子算出来，JIT编译时，就在特定位置记录栈和寄存器哪些位置是引用。

PS：可达性分析，GC回收都是需要停顿所有java执行线程的，所以HotSpot记录时也是需要停顿的

4.2 安全点

什么是安全点？

在OopMap下，HotSpot可以快速完成GC Roots枚举，但由于指令繁多，所以HotSpot实质上不是为每条指令都生成OopMap的

而其解决方法是在特定的位置记录这些新兴，而这些位置就是安全点，也就是说到安全点停顿然后记录。

GC发生时，如何让所有线程跑到最近的安全点，再停顿？

这里有两种方案：抢先式中断和主动式中断。

抢先式中断：不需要线程代码主动配合，GC发生时，先中断全部线程，如一些线程不在安全点，就恢复线程，让它跑到安全点。（不过这种方式，现在基本不用）

主动式中断：GC发生时，不直接中断线程，而是设置一个标志，各线程执行时主动去轮询该标志，标志为true，则自己中断挂起（PS：轮询标志的地方应该和安全点重合）

4.3 安全区域

安全区域是为了程序不执行时（没有分配CPU时间）而设置的，因为这时线程是无法响应JVM中断请求的。

安全区域是指一段代码片段之中引用关系不会发生 变化，在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的。

最后

以上就是甜美小松鼠为你收集整理的深入理解jvm学习笔记02:自动内存管理机制之GC与内存分配策略（上）1.概述2.对象是否已死3.垃圾收集算法（GC算法）4.HotSpot的算法实现的全部内容，希望文章能够帮你解决深入理解jvm学习笔记02:自动内存管理机制之GC与内存分配策略（上）1.概述2.对象是否已死3.垃圾收集算法（GC算法）4.HotSpot的算法实现所遇到的程序开发问题。

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