JVM垃圾回收学习

如何判定对象为垃圾对象？

1. 引用计数法:

在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用这个对象时引用计数器的值就+1，当引用失效的时候，计数器的值就-1。任何时候计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
这个方法实现简单，效率高，但是目前主流的虚拟机中没有选择这个算法来管理内存，主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

2. 可达性分析法：

通过一系列被称为引用链（GC Roots）的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径被称为（Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时（即从GC Roots节点到该节点不可达），则证明该对象是不可用的。
可以作为GC Roots的对象有：虚拟机栈的局部变量表、方法区的类所引用的对象、方法区中常量所引用的对象、本地方法栈中引用的对象。

如何判断一个常量是废弃常量？
假如在常量池中存在字符串“abc”，如果当前没有任何String对象引用该字符串常量的话，就说明常量“abc”是废弃常量。

如何判断一个类是无用的类？
需要满足以下三个条件：
（1）该类所有的实例都已经被回收，也就是java堆中不存在该类的任何实例；
（2）加载该类的ClassLoader已经被回收；
（3）该类对应的Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

如何回收？

1、垃圾回收算法

标记-清除算法
它是最基础的收集算法，这个算法分为两个阶段，“标记”和“清除”。首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。它有两个不足的地方：
a、效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高
b、空间问题，标记清除后会产生大量不连续的碎片
如下图

复制算法
为了解决效率问题，复制算法出现了，它可以把内存分为大小相同的两块，每次只使用其中的一块，当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块区域，然后再把前一块内存全部清理掉，这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。使用在From和To区域。
如下图：

标记-整理算法
根据老年代的特点提出的一种标记算法，标记过程和“标记-清除”算法一样，但是后续步骤不是直接对可回收对象进行回收，而是让所有存活的对象向一段移动，成为连续的，然后直接清理掉以外的内存。
如下图：

分代收集算法
现在的商用虚拟机的垃圾收集器基本都采用“分代收集”算法，这种算法就是根据对象存活周期的不同将内存分为几块，一般将java堆分为新生代和老生代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。
在新生代中，每次收集都有大量对象被回收，所以可以选择复制算法，只要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集，而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，就必须选择“标记-清除”或者“标记-整理”算法进行垃圾收集。

2、垃圾回收器

2.1、Serial收集器：最基本，发展最悠久，单线程垃圾收集器,它在进行垃圾收集工的时候必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。
2.2、Parnew收集器：其实就是Serial收集器的多线程版本，除了使用多线程进行垃圾收集外，其余行为和Serial收集器完全一样。
2.3、Cms收集器
并行和并发概念：
A. 并行（Parallel）:指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍然处于等待状态。
B. 并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行，用户程序在继续运行，而垃圾收集器运行在另一个CPU上。

Cms收集器是HotSpot虚拟机第一款真正意义上的并发收集器，以获取最短回收停顿时间为目标，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工作，非常符合在注重用户体验的应用上使用。

Cms收集器是一种“标记-清除”算法实现的，它的运作过程分为四个步骤：
A. 初始标记：暂停所有的其他线程，并记录下直接与root相连的对象，即存活的对象，速度很快；
B. 并发标记：同时开启GC和用户线程，用一个闭包结构去记录可达对象。但在这个阶段结束，这个闭包结构并不能保证包含当前所有的可达对象，因为用户线程可能会不断的更新引用域，所以GC线程无法保证可达性分析的实时性，所以这个算法里会跟踪记录这些发生引用更新的地方；
C. 重新标记：重新标记阶段就是为了修正并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段的时间稍长，远远比并发标记阶段时间短；
D. 并发清除：开启用户线程，同时GC线程开始对未标记的区域做清扫，清除那些没有标记的对象。
Cms优点：并发收集、低停顿。
Cms缺点：对CPU资源敏感、无法处理浮动垃圾、使用的算法会产生大量空间碎片。
2.4、G1收集器
是一款面向服务器的垃圾收集器，主要针对配置多颗处理器及大容量内存的机器，满足GC停顿时间要求的同时，还具备高吞吐量性能特征。