JVM学习-垃圾收集

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何为垃圾

类比现实生活，对于那些你不可能再使用的物品，可以称之为生活垃圾，在编程的世界中亦是如此，对于应用程序中那些不可能再使用的对象，就是所谓的"垃圾"

为何需要收集

如果在你的房间中积累了一周乃至更久的垃圾没有丢掉，你的房间会怎么样？可能连站脚的地方都没有，那么在jvm中也是如此，如果不收集处理掉这些 "垃圾"，就没有可用的内存再被新的对象使用，最终就会导致内存溢出

为何需要自动垃圾收集

还是类比生活场景，如果你的房间的垃圾需要你每天自己清理，会不会觉得很麻烦？如果这个时候有一个钟点工每天不定时帮你清理垃圾，岂不很舒服

垃圾收集的基本思想：考察每一个对象的可达性，即从根节点开始是否可以访问到这个对象，若可以访问到，则说明该对象仍被使用，处于存活状态，否则该对象就是不在被使用的

不在被使用的就一定会被清除吗？

上面提到的若所有根节点都无法访问到该对象，只能说明该对象已经不再被使用了，至于最终是否会被gc回收，还有一次机会

判断可触及性

JVM 给出了对象可触及性状态的定义，并规定再什么状态下，才可以安全的回收掉对象

• 可触及：根节点可达性分析可达的
• 可复活：根节点可达性分析不可达，但该对象有可能在其 finalize（）方法中复活
• 不可触及：对象的 finalize（）方法被调用了，但是对象没有被复活，那么就进入不可触及状态，也就只能被gc回收了，因为finalize（）方法只会被调用一次

也就是说只有对象在不可触及状态下，才会被gc真正回收掉

哪些可以作为根节点呢？

• 全局性的引用（例如常量或类静态属性）

• 执行上下文（例如栈帧中的本地变量表）

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常用垃圾收集算法（钟点工使用的清扫工具）

以下垃圾收集算法都是基于可触及性分析，再在其基础上做了不同的处理

• 引用计数法

为在每个对象中分配一个整型的计数器，只要有任何对象引用了该对
象，该对象的引用计数就会 + 1，否则就会 -1，如果该对象的引用计数 为0，则代表该对象就不可能再被使用

• 标记清除法

将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段/清除阶段
1.标记阶段，标记所有根节点可达的对象，而未被标记的对象就是未被引用过的垃圾对象。
2.清除阶段，清除所有未被引用的垃圾对象

引自实战JVM

• 复制算法

将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块
1.垃圾回收时将正在使用的那一块内存空间中的所有存活对象都复制一份到另外一块干净的空间中
2.清除正在使用的内存空间中的所有对象，再交换两个内存空间的身份，完成整个gc回收过程

复制算法

• 标记-压缩算法（又称为标记-清除-压缩算法）

是一种适用老年代的回收算法，类似上面说的标记-清除算法，但是又有所不同
1.标记阶段，标记所有根节点可达的对象，而未被标记的对象就是未被引用过的垃圾对象。
2.压缩阶段，将所有存活对象压缩到内存空间的一端
3.清除阶段，清除边界外所有未被引用的垃圾对象

标记-压缩算法

• 分代算法

由来：分代算法是基于以上几种回收算法的优缺点而提炼出的一种适合jvm对象垃圾收集特点的综合性算法

该算法的特点就是将内存空间分为新生代和老年代，各自使用适合其回收对象特性的算法来实现gc

1. 新生代：大部分对象都是朝生夕灭，所以大部分对象都是需要被gc回收掉的，也就是说在新生代中，只有很少一部分对象会存活下来，那么适用的回收算法就是复制算法，一来回收效率高，而来没有内存碎片的产生。

2. 老年代：基本在老年代中的对象，都是经过多次gc回收而存活的，一般会随着应用程序的整个生命周期而存在，这样的话就不适合采用复制算法，而可以采用标记清除或标记压缩算法。

• 分区算法

为了避免堆空间过大，一次gc回收时间过长，而采用将堆空间分为一个个的小区间，独立回收，也可以一次指定回收哪几个区间，从而降低一次gc整个堆的过长时间停顿

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引用也分强弱

前面分析了各种gc回收算法都是基于对象的可达性分析实现的，也就是从gc root开始是否有引用到对象，那么问题来了？java中针对引用是否有强弱之分？

Java中规定了四种引用，其强度由高及低分为以下四种

• 强引用

• 软引用

• 弱引用

• 虚引用

引用类型	实现（表现）方式	特点	适用场景
强引用	应用程序中一般使用的类型，String str = new String("wilson");	1.可以直接访问目标对象 2.jvm宁愿抛出OOM，也不会回收 3. 可能引发内存泄漏	--
软引用	使用SoftReference 类实现	1.当内存空间紧张时，才会回收只有软引用指向的对象 2. 不会引起内存泄漏	缓存
弱引用	使用WeakReference 类实现	1.系统gc时，只要发现只有弱引用指向的对象，就会回收，而不管此时的内存空间是否紧张	--
虚引用	适用PhantomReference 类实现	1.几乎等于没有引用 2.必须结合引用队列适用 3.gc时，若发现一个对象仅存在虚引用，会将该虚引用加入其引用队列，这类似软/弱引用	对象回收跟踪