Java垃圾回收机制

　　在java语中GC，即垃圾收集机制，是指jvm用于释放那些不再使用的对象所占用的内存。

java语言并不要求jvm有gc，也没有规定gc如何工作。不过常用的jvm都有gc，而且大多数gc都使用类似的算法管理内存和执行收集操作。
　　垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。gc通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。gc首先要判断该对象是否是时候可以收集。两种常用的方法是引用计数和对象引用遍历。
　　1.1.引用计数
　　引用计数存储对特定对象的所有引用数，也就是说，当应用程序创建引用以及引用超出范围时，jvm必须适当增减引用数。当某对象的引用数为0时，便可以进行垃圾收集。
　　1.2.对象引用遍历
　　早期的jvm使用引用计数，现在大多数jvm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。
　　然后，gc要删除不可到达的对象。删除时，有些gc只是简单的扫描堆栈，删除未标记的对象，并释放它们的内存以生成新的对象，这叫做清除（sweeping）。这种方法的问题在于内存会分成好多小段【内存碎片】，而它们不足以用于新的对象，但是组合起来却很大。因此，许多gc可以重新组织内存中的对象，并进行压缩（compact），形成可利用的空间。
　　为此，gc需要停止其他的活动活动。这种方法意味着所有与应用程序相关的工作停止，只有gc运行。结果，在响应期间增减了许多混杂请求。另外，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。

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　　几种垃圾回收机制
　　2.1.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。
　　2.2.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【个人理解就是把小内存整合成大内存的过程，把对象都存放到同一块内存中把其他内存释放掉】。这种收集器也停止其他操作。
　　2.3.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。
　　2.4.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。这会造成较小的应用程序中断。【个人感觉这个收集器的效率会高一些，因为每次收集的时候只有一小部分的程序会暂停工作】
　　2.5.分代收集器
　　这种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。
　　2.6.并行收集器
　　并行收集器使用某种传统的算法并使用多线程并行的执行它们的工作。在多cpu机器上使用多线程技术可以显着的提高java应用程序的可扩展性。

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GC对性能会造成哪些影响捏？主要有如下几个方面：
造成当前运行线程的停顿
　　早期的GC比较弱智。在它工作期间，所有其它的线程都被暂停（以免影响垃圾回收工作）。等到GC干完活，其它线程再继续运行。所以，早期JDK的GC一旦开始工作，整个程序就会陷入假死状态，失去各种响应。经过这些年的技术改进（包括采用分代技术），从JDK 1.4开始，GC已经比较精明了。在它干活期间，只是偶尔暂停一下其它线程的运行（从长时间假死变为暂时性休克）。
遍历对象引用的开销
　　试想如果JVM中的对象很多，那遍历完所有可达对象肯定是比较费劲的工作，这个开销可不小。
清理和回收垃圾的开销
　　遍历完对象引用之后，对垃圾的清理和回收也有较大的开销。这部分开销可能包括复制内存块、更新对象引用等等。

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　　Sun JDK提供的HotSpot JVM就能支持增量式GC。HotSpot JVM缺省GC方式为不使用增量GC，为了启动增量GC，我们必须在运行Java程序时增加-Xincgc的参数。HotSpot JVM增量式GC的实现是采用Train GC算法。它的基本想法就是，将堆中的所有对象按照创建和使用情况进行分组（分层），将使用频繁高和具有相关性的对象放在一队中，随着程序的运行，不断对组进行调整。当GC运行时，它总是先回收最老的（最近很少访问的）的对象，如果整组都为可回收对象，GC将整组回收。这样，每次GC运行只回收一定比例的不可达对象，保证程序的顺畅运行。
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程序如何与GC进行交互

　　Java2增强了内存管理功能， 增加了一个java.lang.ref包，其中定义了三种引用类。这三种引用类分别为SoftReference、WeakReference和PhantomReference。通过使用这些引用类，程序员可以在一定程度与GC进行交互，以便改善GC的工作效率。这些引用类的引用强度介于可达对象和不可达对象之间。

　　创建一个引用对象也非常容易，例如如果你需要创建一个Soft Reference对象，那么首先创建一个对象，并采用普通引用方式（可达对象）；然后再创建一个SoftReference引用该对象；最后将普通引用设置为null。通过这种方式，这个对象就只有一个Soft Reference引用。同时，我们称这个对象为Soft Reference 对象。

　　Soft Reference的主要特点是据有较强的引用功能。只有当内存不够的时候，才进行回收这类内存，因此在内存足够的时候，它们通常不被回收。另外，这些引用对象还能保证在Java抛出OutOfMemory 异常之前，被设置为null.它可以用于实现一些常用图片的缓存，实现Cache的功能，保证最大限度的使用内存而不引起OutOfMemory。

      Weak引用对象与Soft引用对象的最大不同就在于：GC在进行回收时，需要通过算法检查是否回收Soft引用对象，而对于Weak引用对象，GC总是进行回收。Weak引用对象更容易、更快被GC回收。虽然，GC在运行时一定回收Weak对象，但是复杂关系的Weak对象群常常需要好几次GC的运行才能完成。Weak引用对象常常用于Map结构中，引用数据量较大的对象，一旦该对象的强引用为null时，GC能够快速地回收该对象空间。 【临时的想法，既然weakreference能尽快被回收，那么在我们使用完对象之后，让对象尽快被回收的办法就有两种了。一是设置为null，二是设置为weakreference】

      Phantom引用的用途较少，主要用于辅助finalize函数的使用。Phantom对象指一些对象，它们执行完了finalize函数，并为不可达对象，但是它们还没有被GC回收。这种对象可以辅助finalize进行一些后期的回收工作，我们通过覆盖Reference的clear（）方法，增强资源回收机制的灵活性。

       soft的方式，可以用在比如说加载图片的资源上，只有在内存不足的时候再让gc回收这个图片资源，伪代码如下：

//申请一个图像对象  
　　Image image=new Image();//创建Image对象  
　　…  
　　//使用 image  
　　…  
　　//使用完了image，将它设置为soft 引用类型，并且释放强引用；  
　　SoftReference sr=new SoftReference(image);  
　　image=null;  
　　 …  
　　 //下次使用时  
　　 if (sr!=null) image=sr.get();  
　　 else{  
　　 //由于GC由于低内存，已释放image，因此需要重新装载；  
　　 image=new Image();  
　　sr=new SoftReference(image);  
　　} package zoer;

import java.lang.ref.SoftReference;

public class CopyOftest {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		String s = "this is a test.";
		System.out.println(s);
		SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(s);
		s = null;
		if (sr != null) {
			System.out.println(sr.get());
		}
	}
}