java 之 内存结构与垃圾回收机制算法分析

jvm运行时内存划分
1.方法区：类的信息，常量，静态 (1.8前叫永久区)
2.堆内存：new 出来的对象，数组，
3.java栈 ：基本数据类型，局部变量(每个线程独立栈)
4.本地方法栈：java调用外部语言(c语言)，方法使用native(CAS),安卓开发，应用层 java api 底层 C 语言 JNI
5.程序计数器 ：是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

下面来说一下堆内存的划分

堆内存划分为：新生代 和 老年代 默认大小为1:2
新生代又划分为：eden区 和 from区 和 to区 默认大小为2:1:1
如下图所示：

新生代 ：刚出生不久的对象 或者 不经常使用的对象
老年代 ：存放比较活跃的对象 经常被引用(使用)的对象

什么是垃圾回收机制？
就是不定时去堆内存中清理不可达对象(没有存活的对象)。不可达的对象并不会马上就会直接回收， 垃圾收集器在一个Java程序中的执行是自动的

如何判断对象是否存活？
引用计数法
引用计数法就是如果一个对象没有被任何引用指向，则可视之为垃圾。这种方法的缺点就是不能检测到环的存在。
首先需要声明，至少主流的Java虚拟机里面都没有选用引用计数算法来管理内存。
什么是引用计数算法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加１；当引用失效时，计数器值减１.任何时刻计数器值为０的对象就是不可能再被使用的。
那为什么主流的Java虚拟机里面都没有选用这种算法呢？
其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

根搜索算法
根搜索算法的基本思路就是通过一系列名为”GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。
那么问题又来了，如何选取GCRoots对象呢？
在Java语言中，可以作为GCRoots的对象包括下面几种：
(1). 虚拟机栈（栈帧中的局部变量区，也叫做局部变量表）中引用的对象。
(2). 方法区中的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(Native方法)引用的对象。
如下图所示

由上图可以看出 obj8,obj9,obj10 是不可用对象，因为没有任何一个GC Roots与之相连，便是GC Roots不可达的对象，也就是GC需要回收的垃圾对象。

垃圾回收机制策略

标记清除算法
该算法有两个阶段。

1. 标记阶段：找到所有可访问的对象，做个标记
2. 清除阶段：遍历堆，把未被标记的对象回收

复制算法
如果jvm使用了copy算法，一开始就会将可用内存分为两块，from域和to域， 每次只是使用from域，to域则空闲着。当from域内存不够了，开始执行GC操作，这个时候，会把from域存活的对象拷贝到to域,然后直接把from域进行内存清理，如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代

标记压缩算法
标记清除算法和标记压缩算法非常相同，但是标记压缩算法在标记清除算法之上解决内存碎片化
，因为他会将所有的不可达对象排序到一块，所有不会造成内存碎片化。
如下图所示

压缩算法介绍
任意顺序 : 即不考虑原先对象的排列顺序，也不考虑对象之间的引用关系，随意移动对象；
线性顺序 : 考虑对象的引用关系，例如a对象引用了b对象，则尽可能将a和b移动到一块；
滑动顺序 : 按照对象原来在堆中的顺序滑动到堆的一端。