JAVA垃圾回收

一、为什么要进行垃圾回收？
随着程序的运行，内存中存在的实例对象、变量等信息占据的内存越来越多，如果不及时进行垃圾回收，必然会带来程序性能的下降，甚至会因为可用内存不足造成一些不必要的系统异常。

二、哪些“垃圾”需要回收？
如果某个对象已经不存在任何引用，那么它可以被回收。

三、什么时候进行垃圾回收？

1、引用计数算法
每个对象添加一个引用计数器，每被引用一次，计数器加1，失去引用，计数器减1，当计数器在一段时间内保持为0时，该对象就认为是可以被回收得了。（在JDK1.2之前，使用的是该算法）

缺点： 当两个对象A、B相互引用的时候，当其他所有的引用都消失之后，A和B还有一个相互引用，此时计数器各为1，而实际上这两个对象都已经没有额外的引用了，已经是垃圾了。但是却不会被回收。

2、可达性分析算法

该算法是从离散数学中的图论引入的，程序把所有的引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT 开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点

目前java 中可作为GC Root 的对象有：

• 虚拟机栈中引用的对象（本地变量表）
• 方法区中静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中引用的对象（Native Object）

四、如何垃圾回收
内存主要被分为三块，新生代、旧生代、持久代。三代的特点不同，造就了他们所用的GC算法不同，

• 新生代适合那些生命周期较短，频繁创建及销毁的对象
• 旧生代适合生命周期相对较长的对象
• 持久代在Sun HotSpot中就是指方法区（有些JVM中根本就没有持久代这中说法）。

首先介绍下新生代、旧生代、持久代的概念及特点：

新生代： New Generation或者Young Generation。上面大致分为Eden区和Survivor区，Survivor区又分为大小相同的两部分：FromSpace 和ToSpace。新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中，新生代的大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例.

旧生代： Old Generation。用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象，例如缓存对象。旧生代占用大小为-Xmx值减去-Xmn对应的值。

持久代： Permanent Generation。在Sun的JVM中就是方法区的意思，尽管有些JVM大多没有这一代。主要存放常量及类的一些信息默认最小值为16MB，最大值为64MB，可通过-XX:PermSize及-XX:MaxPermSize来设置最小值和最大值。

五、常见的GC算法
1、标记-清除算法（Mark-Sweep）即分为标记和清除两个阶段进行处理内存中的对象。

缺点：

• 效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；
• 空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
  

2、复制算法（Copying）

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。

当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。反复去交换两个内存的角色，完成垃圾收集

优点： 这样使得每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不用考虑内存碎片等。复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半，未免太高了一点。

缺点： 复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低（所以eden区没有采用这个算法）

java中新生代的from和to空间就是使用这个算法

3、标记-整理算法（标记-压缩法）（Mark-Compact）
即是在标记清除法基础上做了优化，把存活的对象压缩到内存一端，然后直接清理掉端边界以外的内存（老年代使用的就是标记压缩法）

六、分代收集算法（Generational Collection）
1、根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。

2、一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

3、在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去（回收频率很高），只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。

其中，新生代又细分为三个区：Eden,From Survivor,ToSurviver,比例是8：1：1

4、老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记—清理”或者“标记—整理”算法来进行回收。

七、分区算法
其主要就是将整个内存分为N个多小的独立空间，每个小空间都可以独立使用，这样细粒度的控制一次回收都少个小空间和那些个小空间，而不是对整个空间进行GC，从而提升性能，并减少GC的停顿时间。

八、GC算法优劣标准
评价一个垃圾收集GC算法的两个标准

• 吞吐量（throughput）越高算法越好
• 暂停时间（pause times）越短算法越好

九、吞吐量
JVM在专门的线程[GC Threads]中执行GC 只要GC线程是活动的 就会和应用程序线程[Application Threads]争用当前可用CPU的时钟周期而吞吐量就是指应用程序线程占程序总用时的比例

十、停顿
一个时间段内应用程序线程让GC线程执行而完全暂停。

垃圾回收器的任务是识别和回收垃圾对象进行内存清理，为了让垃圾回收器可以高效的执行，大部分情况下，会要求系统进入一个停顿的状态。停顿的目的是终止所有应用线程，只有这样系统才不会有新的垃圾产生，同时停顿保证了系统状态在某一个瞬间的一致性，也有益于更好地标记垃圾对象，因此垃圾回收时，都会产生应用程序的停顿

十一、垃圾收集器

转自：https://blog.csdn.net/w372426096/article/details/81360083