初探JVM垃圾回收算法

原由

看tij4.0关于java垃圾回收机制的相关思想和原理描述时，理解不深刻；同时希望了解现行的关于垃圾回收机制的一些算法原理和机制，故写此篇文章。以下是我认为作为一个开发人员所需要了解的java垃圾回收机制相关知识的一个程度，持续更新中....（以下的垃圾回收机制也不属于最新的，而是一些主流的GC回收机制的相关原理，如果有错误欢迎指出）

什么是垃圾回收：

jvm会自动给我们分配内存和释放内存，简单来说，jvm释放内存的过程就是垃圾回收。这里需要注意的是：垃圾回收的是垃圾对象所占用的内存。

为什么要进行垃圾回收：

1.合理利用内存，避免垃圾对象占用内存

2.避免内存溢出

垃圾回收运行机制：

1.判断什么样的对象属于垃圾对象？

    （1）引用计数法（缺点：当对象相互调用时，计数永远不为零）

    （2）根搜索算法（一说可达性算法，以一些基础的原始对象开始向下搜索，判断对象与根对象（GC）之间是否有联系，没有则为垃圾对象。）

2.GC回收机制

   （1）复制 ）：将一半区域作为空余区域，先用跟搜索算法找出所有的有用对象，严格按照内存地址进行排列，存入空余区域。——浪费一半的堆空间，空间利用率低

   （2）标记-整理：遍历整个GC ROOTS，标记所有有用对象，将对象严格按照内存地址进行排列，将有用对象的内存地址之后的空间全部回收——需要遍历所有活着的对象，耗时长；需要维护对象引用地址列表

   （3）标记-清除：遍历整个GC ROOTS，标记所有有用对象，将垃圾对象直接进行回收——需要遍历所有活着的对象，耗时长；直接回收垃圾对象的内存空间，会产生不连续的内存地址，产生内存碎片。

  （4）分代回收算法（目前主流虚拟机的内存分配策略）：年轻代保证10%空余空间，如果空间不够用，则将大对象存放到年老代（触发对象进入年老代的方式有多种，原文档有）。年轻代的GC机制是普通GC（Minor GC)，使用的是复制算法，使用年轻代10%的空余空间进行复制，保证空间利用率（10%空间属于默认设置，可修改）；年老代大多数对象属于存活时间较长的对象，不适用于使用复制算法（区别于年轻代临时对象多的情况），使用标记-整理或标记-清除算法，负责年老代GC操作的是：全局GC，Major GC， FULL GC（触发MajorGC的方法是在调用Minor GC时，先检测JVM统计数据，当历史进入年老代的对象的平均大小>年老代所剩空间时则触发）

PS：tij4.0对java垃圾回收器有一个有趣且全面的定义：“自适性的、分代的、停止-复制、标记-清扫”式垃圾回收器。一句话总结了垃圾回收器的本质。

对于开发人员的建议：

1.养成优秀的编程习惯：

（1）避免在循环体中创建对象，即使该对象占用内存空间不大。

（2）尽量及时使对象符合垃圾回收标准。

（3）不要采用过深的继承层次。

（4）访问本地变量优于访问类中的变量。

（5）通常情况下不要显示地触发GC，让JVM根据自己的机制实现。

2.年轻代空间分配问题

（1）年轻代过小（年老代过大） 导致频繁发生GC，增大系统消耗 容易让普通大文件直接进入年老代，从而更容易诱发Full GC。

（2）年轻代过大（年老大过小） 导致年老代过小，从而更容易诱发Full GC。 GC耗时增加，降低GC的效率。

（3）Eden过大（survivor过小） Minor GC时容易让普通大文件直接绕过survivor进入年老代，从而更容易诱发Full GC。 

（4）Eden过小（survivor过大） 导致GC频率升高，影响系统性能。

（5）调优策略 保证系统吞吐量优先 减少GC暂停时间优先。

3.年老代空间不足

（1）分配足够大空间给年老代。

（2）避免直接创建过大对象或者数组，否则会绕过年轻代直接进入年老代。

（3）应该使对象尽量在年轻代就被回收，或待得时间尽量久，避免过早的把对象移进年老代。

4.方法区的永久代空间不足

（1）分配足够大空间给永久代。

（2）避免创建过多的静态对象。

PS：JDK1.8已经将永久代改为元空间，相关概念有所改变，这里不进行探讨。

        方法区的永久代主要放置永久对象，即创建后则一直存在的对象。

        持久代如果满，将触发Full GC。