JVM_垃圾回收机制

 

 

 

 

 

如何判断对象为垃圾：

 

       1、引用计数法：

   在 Java 中，引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须进行引用。当对象没有任何与之关联的引用（为null），即他们的引用计数都为 0时，则说明对象不太可能再被用到，那么这个对象就是可回收对象。但是当堆内的两个对象相互引用时，这时如果对象没有外部引用，但是引用计数不为0，仍是不可回收的。（现在的JVM一般不用）

  2、可达性分析法：

   该算法的基本思路就是通过一些被称为引用链（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。

 

 

在Java中，可作为GC Root的对象包括以下几种：

 

 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象

 方法区中类静态属性引用的对象

 方法区中常量引用的对象

 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象

 

JAVA中的四种引用类型：

 

1、强引用：

在 Java 中常见的就是强引用，把一个对象赋给一个引用变量，类似Object obj = new Object()这个引用变量就是一个强引 用。当一个对象被强引用变量引用时，它处于可达状态，它是不可能被垃圾回收机制回收的，即该对象以后永远都不会被用到JVM也不会回收。因此强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之 一。

2、软引用：

软引用需要用 SoftReference 类来实现，对于只有软引用的对象来说，当系统内存足够时它 不会被回收，当系统内存空间不足时它会被回收。因此，这一点可以很好地用来解决OOM的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。

import java.lang.ref.SoftReference; 

public class Main {        

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

 

 

3、弱引用：

弱引用需要用WeakReference 类来实现，它比软引用的生存期更短，对于只有弱引用的对象 来说，只要垃圾回收机制一运行，不管JVM的内存空间是否足够，总会回收该对象占用的内存。

import java.lang.ref.WeakReference; 

public class Main {    

public static void main(String[] args) {             

WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(new String("hello"));                
 System.out.println(sr.get());        
System.gc();                //通知JVM的gc进行垃圾回收        
System.out.println(sr.get());   
 }
 }

 

4、虚引用：

虚引用需要PhantomReference类来实现，它不能单独使用，必须和引用队列联合使用。虚 引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。

import java.lang.ref.PhantomReference; 

import java.lang.ref.ReferenceQueue; 

public class Main {    

public static void main(String[] args) {       

 ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();        

PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);   
     
System.out.println(pr.get());
    }
 }

 

 

垃圾回收算法：

 

1、标记-清除算法：

分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图

 

从图中我们就可以发现，该算法大的问题是内存碎片化严重，后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

 2、复制算法（针对新生代）：

 为了解决Mark-Sweep算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小 的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用 的内存清掉，如图：

 

这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是大的问题是可用内存被压缩到了原 本的一半。且存活对象增多的话，Copying算法的效率会大大降低。

（ 每次垃圾收集都能发现大批对象已死, 只有少量存活. 因此选用复制算法, 只需要付出少量 存活对象的复制成本就可以完成收集. ）

3、标记-整理算法（针对老年代）：

结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和Mark-Sweep算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

（因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保, 就必须采用“标记—清理”或“标 记—整理”算法来进行回收, 不必进行内存复制, 且直接腾出空闲内存. ）

4、分代收集算法：

分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域。

 

 

垃圾收集器：

 

1、Serial垃圾收集器（单线程+复制算法）  

Serial Old垃圾收集器（单线程+标记-整理算法）

Serial 是一个单线程的收集器，它不但只会使用一个 CPU 或一条线程去完成垃圾收集工 作，并且在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束。它简单高效，对于限定单个 CPU 环境来说，没有线程交互的开销，可以获得高的单线程垃圾收集效率，因此 Serial 垃圾收集器依然是java虚拟机运行在Client模式下默认的新生代垃圾收集器  。

 

2、ParNew 垃圾收集器（Serial+多线程）

ParNew垃圾收集器其实是Serial收集器的多线程版本，也使用复制算法，除了使用多线程进行垃 圾收集之外，其余的行为和Serial收集器完全一样；

ParNew 收集器默认开启和 CPU 数目相同的线程数，可以通过-XX:ParallelGCThreads 参数来限制垃圾收集器的线程数。ParNew虽然是除了多线程外和Serial收集器几乎完全一样，但是ParNew垃圾收集器是很多java 虚拟机运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。

3、Parallel Scavenge收集器（ParNew+吞吐量）

同ParNew一样，但它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间））；高吞吐量可以高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务。

4、 Parallel Old收集器（多线程+标记-整理算法）

Parallel Old收集器是Parallel Scavenge的年老代版本

5、CMS 收集器（多线程 + 标记-清除算法）

Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其主要目标是获取短垃圾回收停顿时间。

CMS 收集器工作过程：

 

 

 

所以总体上来看CMS收集器的内存回收和用户线程是一起并发地执行。

缺点：

1、会占用大量的CPU

2、无法处理浮动垃圾

3、基于标记清除算法，会产生大量内存碎片

 

6、G1 收集器

Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的前沿成果，相比与CMS 收集器，G1收集器两个突出的改进是：

1. 基于标记-整理算法，不产生内存碎片。

2. 可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。

G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域 的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得高的垃圾收 集效率