JVM必备基础知识（三）-- GC垃圾回收机制

本章内容是对《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性和最佳实践》的理解和概括。

前言

前文中我们讲过了类加载器和双亲委派，那么接下来介绍的就是GC垃圾回收机制。

Java内存模型

在此之前我们需要知道GC回收机制回收的是什么？他们的存储形式是什么样的？等等一系列问题。所以引入了内存模型的概念。

Java内存模型

5大区域各自的作用：

1. 程序计数器：指示当前线程所执行的字节码执行到了第几行。
2. 虚拟机栈：为执行的方法创建栈帧，保存了局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等信息，主要用来执行Java方法。
3. 本地方法栈：运行方法与虚拟机栈相似，主要用来执行native方法。
4. 堆区：用于存储对象的实例。
5. 方法区：存储已经被虚拟机加载的类信息（即加载类时需要加载的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。

Object作为所有类的父类以他创建一个对象，将涉及哪些区域的变动呢？

Object obj = new Object();

①、Object obj表示一个本地引用，存储在虚拟机栈的本地变量表中，表示一个reference类型数据；
②、new Object()作为实例对象数据存储在堆中，另外还记录了Object类的类型信息（接口、方法、field、对象类型等）的地址，这些地址所执行的数据存储在方法区中；

GC回收机制

既然要垃圾回收，那到底要回收的是哪些东西呢？
上文中Object类的举例，已经有一定的苗头了。
在方法区中的数据，是从一开始就要求被加入的，那么回收掉他们难免会出现各种问题。而像Object这样的类，只在一段时间内需要被使用，也就难免会成为多出来的碎片，也就成了典型的“占着茅坑不拉屎”的了。
所以，显而易见，我们要回收的就是这么一类垃圾数据了，而GC回收器回收的也就是这种new出来以后没用了的数据了。

堆区的细节划分

• 新生代：Eden 、From Space、To Space
  刚创建的对象一般都被放入Eden中，Eden满了以后，就会进行一次GC操作，删去消亡的，把活跃的放到From中。（To Space和From Space是一个轮换的，空的那份数据就是下一轮Eden满时要存放数据的From Space，另外一个就成了To Spcae）To Space满了的时候就会将对象转移到老年代。
• 老年代
  经过了多次回收，但还是坚强存活下来的对象们所在的内存空间。

对象存活判断

引用计数

一个对象被引用时加一，被去除引用时减一。那么当数值为0时，这个引用就成为了一个垃圾。
问题，如果存在循环引用时，就不会结束引用。

// A类持有B的引用
public class A {
    B b;
}
// B类同样持有A的引用
public class B {
    A a;
}
// 具体使用
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        B b = new B();
        a.b = b;
        b.a = a;
    }
}

像上述的代码中，引用计数就完全无法进行判定。

可达性分析

通过对一类的GC Roots链表遍历，通过可达性来判定是否为垃圾。
GC Roots一般包括如下：

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区静态属性引用的对象
• 方法区常量引用的对象
• JNI引用的对象（Native方法）

回收算法

复制收集

这是一个应用于新生代内存整理的方法。
因为新生代的Eden区是一个连续的内存空间，通过遍历，把这个内存空间的消亡的对象删去，活跃的对象们重新放入一个新的空白内存空间中。
也就是To Space和From Space的相互交换。
存在问题：内存折半。

标记清理

这是一个应用于老年代内存整理的方法。

如图所示，搜索出活跃的对象，清除消亡对象。
存在问题：会产生空间碎片。

标记整理

这是一个应用于老年代内存整理的方法。

比标记清理算法多一点，他需要排序。
存在问题：用性能换取空间碎片的整理。

Java引用

Java引用的分类主要也是响应了回收器的存在，一般分为以下四类：

• 强饮用：一般为使用关键词new实例化的对象，这类引用GC回收器宁可溢出，也不会回收。
• 软引用：有用但是不必要的对象们，只有在内存不足时，才会被GC回收器回收。一般使用于缓存各种资源。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        SoftReference sr = new SoftReference(new String("SoftReference"));
        System.out.println(sr.get());
    }
}

• 弱引用：GC发生时就会被回收的对象们，是一种防治oom的方法。弱引用的应用场景在我的Android工具包MVP框架中使用到。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        WeakReference sr = new WeakReference(new String("WeakReference"));
        System.out.println(sr.get());
        // gc回收后再次查看效果
        System.gc();                
        System.out.println(sr.get());
    }
}

• 虚引用：形同虚设的引用。

上面三种讲的很清楚了，但是这个虚引用到底有什么用呢？
它的作用在于跟踪垃圾回收过程，在对象被收集器回收时收到一个系统通知。 当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在垃圾回收后，将这个虚引用加入引用队列，在其关联的虚引用出队前，不会彻底销毁该对象。 所以可以通过检查引用队列中是否有相应的虚引用来判断对象是否已经被回收了。

以上就是我的学习成果，如果有什么我没有思考到的地方或是文章内存在错误，欢迎与我分享。

---

相关文章推荐：
JVM必备基础知识（一）-- 类的加载机制
JVM必备基础知识（二）-- 类加载器和双亲委派模型