JAVA垃圾回收机制(GC)

什么是垃圾回收

垃圾回收GC(Garbage Collection)是Java的核心技术之一, 垃圾收集的目的在于清楚不在使用的对象, 来释放内存空间.

怎么回收

GC通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否改对象能否被回收. 常用的判断方式是引用计数和对象引用遍历

引用计数

引用计数是垃圾收集器中的早期策略, 在这种方法中, 堆中每个对象(对象主体, 而非对象引用)都有一个引用计数, 当一个对象的引用计数为0时, 他就可以被当做垃圾而被收集. 引用计数的变化规则如下 :

当一个对象被创建, 且将该对象分配给一个变量时, 该对象的引用计数置为1.
当其他变量被赋值为这个对象的引用时, 该对象引用计数加1
但当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，该对象的引用计数减1
当一个对象被垃圾收集时,它所引用的任何对象计数减1.

优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。
缺点：无法检测出循环引用。如父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象。这样，他们的引用计数永远不可能为0.

对象引用遍历

早期的JVM使用引用计数，现在JVM大多采用对象引用遍历。对象引用遍历从一组对象开始，沿着整个对象图上的每条链接，递归确定可到达（reachable）的对象。如果某对象不能从这些根对象的一个（至少一个）到达，则将它作为垃圾收集。在对象遍历阶段，GC必须记住哪些对象可以到达，以便删除不可到达的对象，这称为标记（marking）对象。

开始回收
当确定需要被回收的对象时, 便可以删除该对象, 再删除时, 删除时面临的问题是 :

如果只是简单地删除未标记的对象, 并释放他们的内存空间, 就会在内存中分成很多小碎片, 这些小空间不足以生成新的对象
可以将这些小空间整合起来, 重新组织内存中的对象, 并进行压缩, 形成可利用的大块空间, 但这样做GC需要停止其他活动, 进而使与之相关的应用程序工作停止
更复杂的 GC不断增加或同时运行以减少或者清除应用程序的中断。有的GC使用单线程完成这项工作，有的则采用多线程以增加效率。

一些常用的垃圾收集器
（1）标记－清除收集器
这种收集器首先遍历对象图并标记可到达的对象，然后扫描堆栈以寻找未标记对象并释放它们的内存。这种收集器一般使用单线程工作并停止其他操作。并且，由于它只是清除了那些未标记的对象，而并没有对标记对象进行压缩，导致会产生大量内存碎片，从而浪费内存。
（2）标记－压缩收集器
有时也叫标记－清除－压缩收集器，与标记－清除收集器有相同的标记阶段。在第二阶段，则把标记对象复制到堆栈的新域中以便压缩堆栈。这种收集器也停止其他操作。
（3）复制收集器
这种收集器将堆栈分为两个域，常称为半空间。每次仅使用一半的空间，JVM生成的新对象则放在另一半空间中。GC运行时，它把可到达对象复制到另一半空间，从而压缩了堆栈。这种方法适用于短生存期的对象，持续复制长生存期的对象则导致效率降低。并且对于指定大小堆来说，需要两倍大小的内存，因为任何时候都只使用其中的一半。
(4) 增量收集器
增量收集器把堆栈分为多个域，每次仅从一个域收集垃圾，也可理解为把堆栈分成一小块一小块，每次仅对某一个块进行垃圾收集。这会造成较小的应用程序中断时间，使得用户一般不能觉察到垃圾收集器正在工作。
（5）分代收集器
复制收集器的缺点是：每次收集时，所有的标记对象都要被拷贝，从而导致一些生命周期很长的对象被来回拷贝多次，消耗大量的时间。而分代收集器则可解决这个问题，分代收集器把堆栈分为两个或多个域，用以存放不同寿命的对象。JVM生成的新对象一般放在其中的某个域中。过一段时间，继续存在的对象(非短命对象)将获得使用期并转入更长寿命的域中。分代收集器对不同的域使用不同的算法以优化性能。

使用垃圾收集器需要注意的地方

每个对象只能调用finalize( )方法一次。如果在finalize( )方法执行时产生异常（exception），则该对象仍可以被垃圾收集器收集。
垃圾收集器跟踪每一个对象，收集那些不可触及的对象（即该对象不再被程序引用了），回收其占有的内存空间。但在进行垃圾收集的时候，垃圾收集器会调用该对象的finalize( )方法（如果有）。如果在finalize()方法中，又使得该对象被程序引用(俗称复活了)，则该对象就变成了可触及的对象，暂时不会被垃圾收集了。但是由于每个对象只能调用一次finalize( )方法，所以每个对象也只可能 "复活 "一次。
垃圾收集器不可以被强制执行，但程序员可以通过调研System.gc方法来建议执行垃圾收集。记住，只是建议。一般不建议自己写System.gc，因为会加大垃圾收集工作量。
Java语言允许程序员为任何方法添加finalize( )方法，该方法会在垃圾收集器交换回收对象之前被调用。但不要过分依赖该方法对系统资源进行回收和再利用，因为该方法调用后的执行结果是不可预知的。