JVM 垃圾回收算法

JVM 内存区域：地址
JVM 垃圾收集器：地址

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内存分配

在内存分配的文章中有提到：

• 目前主流的垃圾收集器都是采用分代回收算法（新生代和老年代），再根据不同年代的特点选择合适的垃圾收集算法。
• 对象是优先在 eden 区分配的，当 eden 区没有足够空间时会先进行一次 Minor GC，如果GC后空间依然不够则会直接进入老年代（分配担保机制）。

Minor GC 和 Full GC

• Minor GC： 新生代GC，发生在新生代的垃圾收集动作，次数频繁效率快。
• Full GC： 老年代GC，发生在老年代，速度会比 Minor GC 慢。

会进入老年代的对象：

1. 大对象： 需要大量连续内存空间的对象，避免由于分配担保机制带来的复制而降低效率。
2. 长期存活的对象： 对象经过一次 Minor GC 还存活则进入 Survivor 区，且对象的年龄计数器会被设置为 1，每 GC 一次就加 1直到到达老年代阈值（默认15）就会进入老年代。

注： 如果如果 Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总和大于 Survivor 空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，无需达到要求的年龄。

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对象是否需要回收

引用计数法

原理：
给每个对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，引用计数器就会加 1，当引用失效时则会减一；若引用计数器为 0，则说明该对象可以被回收。

优缺点

• 优点： 实现简单，效率高。
• 缺点： 无法解决对象之间相互循环引用的问题（即使两个对象已经可以回收但引用计数器依然不为0）。

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可达性分析法

原理：
通过已有的一个根对象（GC Roots）开始搜索，如果GC Roots 和 某个对象之间没有任何引用链（搜索不到）则说明该对象可以被回收。

可以作为 GC Roots 的对象：

1. 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象；
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（一般说的Native方法）的引用的对象。

注： 一次可达分析后，对象不是立即销毁；而是被标记，在标记后进行一次筛选判断是否需要执行 finalize 方法，如果不需要就会再次进行可达分析，若被标记两次才会真正被回收。

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引用详解

引用定义
JDK 1.2 之前，如果 reference 类型的数据存储的值代表另一块内存的起始地址，则称这块内存代表一个引用。
JDK 1.2 之后，引用被分为四种：强引用、软引用、弱引用、虚引用。

四种引用

1. 强引用： 普遍使用的引用，存在强引用则垃圾回收器绝不会回收它。当内存不足会抛出异常。
2. 软引用： 当内存空间充足时，垃圾回收器不会回收它；而当内存空间不足时，垃圾回收器就会回收它。可以加速 JVM 的垃圾回收速度。
3. 弱引用： 相比软引用的生命周期更短，只要扫描到就回收（垃圾回收线程优先级低，所以不会立即回收）。
4. 虚引用： 相当于没有引用一样，但是可以用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

引用队列：
引用队列可以配合软引用、弱引用及虚引用使用，当引用的对象将要被JVM回收时，会将其加入到引用队列中。
作用：程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

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垃圾回收算法

标记-清除算法

分为两个阶段：

1. 扫描标记所有需要回收的对象
2. 清楚所有被标记的对象

优缺点：

• 优点： 实现简单效率高。
• 缺点： 会带来大量不连续的内存空间碎片。

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复制算法

将内存分成两个大小完成相同的两块，当执行清理时，将存活对象复制到保留内存的快中，在清空当前的这一块。

优缺点：

• 优点： 比标记-清除算法效率高。
• 缺点： 可用内存空间变为了原来的一半。

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标记-压缩算法

标记-压缩，又称为标记-整理算法，标记过程和标记-清除算法一样，在清除前将存活对象全部移到一端，然后清除掉边界外的内存。

优缺点：

• 优点： 解决了标记-清除、复制算法两种方法的主要问题。
• 缺点： 效率不高。

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分代收集算法

分代收集算法其实是根据各个年代的特点，分别选用上述三种不同的垃圾收集算法。

新生代： 经常有大量对象死亡，可以选择复制算法。
老年代： 对象存活几率较高，可以选择标记-清除或标记-压缩算法。

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垃圾收集器

详见：垃圾收集器

• Serial收集器：
  新生代采用复制算法，老年代采用标记-压缩算法。
  运用单条线程进行回收，且回收时必须暂停其它所有的工作线程。历史最悠久的串行收集器。
• ParNew收集器：
  新生代采用复制算法，老年代采用标记-压缩算法。
  Serial收集器的多线程版本，使用多条线程。属于并行收集器
• CMS收集器：
  采用标记-清除算法，支持并发收集。
  分为以下几个过程：
  1.初始标记： 暂停其它线程，并通过算法对对象进行标记。
  2.并发标记： 同时开启 GC 和其它线程，判断被标记对象是否仍在使用。
  3.重新标记： 修正并发标记期间变动的对象的标记，会暂停其它线程。
  4.并发清除： 开启其它线程，同时 GC 线程开始对标记区域进行清理。
  初始标记、重新标记虽然依然需要暂停其它线程但所用时间很短。
• G1收集器： 面向服务器端的垃圾收集器。