关于java垃圾回收机制

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我是靠谱客的博主高兴朋友，最近开发中收集的这篇文章主要介绍关于java垃圾回收机制，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

c语言的垃圾回收是人工回收,他们可控性强,java语言垃圾回收是自动的,可控性差,有时候会出现内存溢出的情况(内存溢出: 也就是jvm分配的内存对象过多,超过了最大可分配内存的大小)

提到垃圾回收机制,就要提到Gc方法,System.gc()这个方法就是来调用垃圾收集器的,在调用时,垃圾收集器将运行已回收但未使用的内存空间,它将尝试释放被丢弃对象占用的存,System.gc()方法有一个免责声明,它和finalize()方法一样不能保证马上能执行,有时候程序执行的比较快,到结束进程了都没有执行Gc,他只是告诉垃圾回收器要进行垃圾回收,但他不能保证完成任务.

在了解垃圾回收机制之前,我们需要对jvm有所了解

1.jvm的作用:

首先通过编译器把java代码转化成字节码,类加载器再把字节码加载到内存,将其放在运行时数据区(RuntimeData area)的方法区内,而字节码文件只是jvm的一套指令集规范,并不能直接交给底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎,将字节码翻译成底层系统指令,再交给CPU去执行,而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口(Native Interface) 来实现整个程序的功能

2.jvm内存模型(java栈,native栈,程序计数器(线程独占),堆,方法区(线程共享))

java栈: 属于线程私有区,存储栈帧

native栈:主要用于对接其他语言

程序计数器: 计算java栈执行的行数

方法区: 常量池,不可变的常量数据

堆: 存储所有对象,gc的主要回收空间

JVM区域总体分两类，heap(堆)区和非heap区。

heap区又分为：

Eden Space（伊甸园,新生代）、 Survivor Space(幸存者区)、 Old Gen（老年代）。非heap区又分：

Code Cache(代码缓存区)； Perm Gen（永久代）； Jvm Stack(java虚拟机栈)； Local Method Statck(本地方法栈)；

Eden Space字面意思是伊甸园，对象被创建的时候首先放到这个区域，进行垃圾回收后，不能被回收的对象被放入到空的survivor区域

堆内存分类

关于垃圾回收我们需要知道三点

第一: jvm会在什么时候进行垃圾回收?

1.在CPU空闲的时候;

2.在堆内存存储满的时候;

3.主动调用system.gc()尝试进行回收;

第二: 在进行垃圾回收之前,我们需要知道在java中怎么判断一个对象是否是垃圾?

很简单,没有任何引用的对象,就是一个垃圾

那么我们怎么判断一个对象有没有"引用"呢

一.引用计数法

二.可达性分析

一.引用计数法

1.判断对象的引用数量,来决定对象是否可以被回收

2.每一个对象实例都一个引用计数器,如果对象被引用,那么引用计数器+1,引用完成则-1

3.任何引用计算为0的对象实例都可以被当做垃圾回收

但这种简单的算法没有被jvm所引用,原因就是它不能解决对象之间循环引用的问题

看下面这段代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyObject object1 = new MyObject();
MyObject object2 = new MyObject();

object1.object = object2;
object2.object = object1;

object1 = null;
object2 = null;
}
}
class MyObject{
public Object object = null;
}

最后两句将object1和object2赋值为null,也就是说object1和object2指向的对象已经不可能再被访问，但是由于它们互相引用对方，导致它们的引用计数都不为0，那么垃圾收集器就永远不会回收它们。

2.可达性分析算法

通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可回收

程序把所有的引用关系看作是一张图,通过一系列名为GC Roots的对象作为起始点,从这些节点开始往下搜索,搜索所有走过的路径,就是引用链,如果，当一个对象到GC Roots之间，没有任何引用链相连（也就是GC Roots到这个对象不可达）那么证明这个对象是不可用的，是可以被回收的。

第三:如何回收垃圾?

那么这个地方就是我们说的垃圾收集器,也就是垃圾收集算法

算法又有四种: 标记清除算法,复制算法,标记整理算法,分代收集算法

标记清除算法:

对所有需要回收的对象,进行标记,然后统一进行回收.

优点:就是简单,缺点就是效率问题,最大的缺点就是空间问题,标记清除后会产生大量不连续的内存碎片,当程序在以后的运行中需要分配较大的对象时,无法找到足够的连续内存,而造成内存空间浪费

复制算法:

就是将内存按容量大小分为大小相等的2块,每次只使用其中一块,当这一块的内存用完了,将还存活的对象复制到另一块上面,然后对原先的那块内存空间一次性清理掉,这样使的每次都是对其中的一块内存进行使用,内存分配时也就不考虑内存碎片的问题了,缺点就是赋值算法在对象存活率较高是,就要进行较多的复制操作,效率就会变低,更关键的是将内存缩小了一半.

标记整理算法:

和标记清除算法很相似,有一点不一样,标记清除算法对存活的对象不做任何处理,标记整理算法它对存活的,不存活的对象都进行处理,所以不会造成内存碎片

分代收集算法:

目前jvm使用最多的一种算法,比较智能的一种算法,他会根据上面的三种算法就行垃圾回收处理

那么现在的重点就是它怎么自动根据场景进行选择,这个具体的场景又是什么?

其实这个具体的场景指的就是针对jvm的哪一个区域，jdk1.7之间分为3个区域，
新生代、老年代、永久代（在jdk1.8以后其实就废除了永久代，但是他有一个跟永久代很像的，也就是元空间，
废弃永久代的原因：由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露，爆出异常java.lang.OutOfMemoryErroy。元空间的本质和永久代类似。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。也就是不局限与jvm可以使用系统的内存。理论上取决于32位/64位系统可虚拟的内存大小。）

我们通过对新生代、老年代、永久代的了解后，可以得出结论
在新生代中，每次垃圾收集时都有大批对象死去，只有少量存活(因为新生代gc比较频繁、对象存活率低)，那么这里我们就可以使用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集
在老年代中，因为对象存活率较高，没有额外空间对他进行分配担保，那么就需要使用标记清除或者标记整理算法

*.一个对象的这一辈子*

我是一个普通的Java对象，我出生在Eden区，在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟，我们在Eden区中玩了挺长时间。有一天Eden区中的人实在是太多了，我就被迫去了Survivor区的“From”区，自从去了Survivor区，我就开始漂了，有时候在Survivor的“From”区，有时候在Survivor的“To”区，居无定所。直到我18岁的时候，爸爸说我成人了，该去社会上闯闯了。于是我就去了年老代那边，年老代里，人很多，并且年龄都挺大的，我在这里也认识了很多人。在年老代里，我生活了20年(每次GC加一岁)，然后被回收。

年轻代中的GC

HotSpot JVM把年轻代分为了三部分：1个Eden区和2个Survivor区（分别叫from和to）。默认比例为8：1,为啥默认会是这个比例，接下来我们会聊到。一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区。对象在Survivor区中每熬过一次Minor GC，年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到一定程度时，就会被移动到年老代中。

因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(80%以上)，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。

在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。