JVM垃圾回收总结

导语

对JVM中的知识点进行归纳总结，内容并不详细，如果需要深入了解，请看文中的链接

运行时数据区

JAVA内存分布

方法区域(线程共享)：类文件存储区
堆区(线程共享)：存放对象实例
虚拟机栈(线程独占)：通常所说的栈内存，线程执行函数的地方。每个函数对应一个栈帧，栈帧存放本地变量表。
本地方法栈(线程独占)：C或C++执行时使用的栈，也叫Native栈
程序计数器(线程独占)：线程在运行时，指向下一条指令在内存中的位置

对象的创建

类加载：将类文件加载到内存中
内存分配：为对象分配内存，JVM对内存进行管理时使用指针碰撞或空闲列表法
内存初始化操作：将内存初始化为0
对象头的设置：对象头中包含这个对象是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息，对象哈希码等信息，需要对这些信息进行设置

对象的内存布局

对象在内存中存储分为以下三块：

• 对象头：存储对象自身的运行时数据，包括哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁等，对象头占据内存空间的大小是固定的，但是其需要存储的内容比分配的空间大，所以会存储空间复用的情况
• 实例数据：该部分是对象真正存储的有效信息，也就是程序代码中所定义的各种Fields。但是值得注意的是，我们代码中定义的域的顺序，和存储时的顺序并不是一致的。因为数据存储时有字节对齐的问题，所以JVM会尽量将相同宽度的自己放在一起。
• 对其填充：HotSpot要求对象的大小必须是8字节的倍数，所以需要填充对其。

访问对象

Java中通过引用来访问对象，引用被称为Reference。至于如何通过引用来获取对象有以下两种方式：

• 句柄：使用句柄来访问对象时，则会在堆中划分出一块区域作为句柄池，Reference中保存句柄池中某个句柄的地址，通过该地址访问句柄，通过句柄访问该对象。而句柄中包含对象实例数据指针和对象类型数据指针。
• 直接指针：Reference中直接存放对象的地址，这种情况下访问对象速度快，HotSpot基于该方法实现。

对象的回收

当对象状态不可达时，该对象将被回收。具体而言就是GC会回收那些不是GC roots且没有被GC roots引用的对象。一个对象可以属于多个GC ROOT,下面是常见的GC ROOT:

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；
• 方法区中静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 活着的线程

没有在GC ROOT链上的对象被认为对象处于不可达状态。那么对象处于不可达状态后是否就能马上被回收呢？其实在回收一个不可达状态的对象时需要经过两次标记：第一次标记是将不处于GC ROOT链且没有实现finalize()或该方法被JVM执行过的对象进行一次标记，这样的对象是一定要被回收的。对于那些不可达且实现的finalize()方法没有被执行的对象将会放到F-QUEUE队列中。JVM会开启一个线程来执行位于该队列中每个对象的finalize()，如果对象能够在自己的finalize()中将自己重新挂到ROOT上，那么可以避免被回收了。注意：finalize()能且只能被执行一次。

方法区的回收(无用的类，常量)

无用的类回收条件：该类的所有实例已经被回收，classLoader已经被回收，该类对应的Class对象已被被回收。

垃圾回收器算法

• 标记-清除算法：先对被回收的对象进行标记，然后统一回收。缺点是效率低，产生内存片
• 复制算法：适用对象新生代，Eden区(8),Survivor区(1),分配担保(老年代)
• 标记-整理：对象老年代，对象标记，内存压缩

HotSpot垃圾回收

在进行垃圾回收的时候，首先需要找打GC ROOT。静态数据和final数据都在方法区，作为GC ROOT很容易查找。但是在查找局部变量引用时就比较困难。HotSpot中使用OOPMap来存储对象引用。

垃圾回收器

新生代回收器

• Serial收集器：暂停用户线程，开一线程回收垃圾
• ParNew收集器：serial收集器的多线程版本
• Parallel Scavenge收集器：复制算法，多线程

前两个关注减少用户线程停顿时间，第三个关注提高系统吞吐量

老年代回收器

• Serial old收集器:单线程，标记整理法，暂停用户线程
• Parallel old收集器： Parallel Scavenge的老年代版本
• CMS收集器：以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，采用标记清楚算法。需要进行两次停顿(初始标记，重新标记)，但时间很短，其进行垃圾回收时是与用户线程同时工作的。

G1收集器

G1收集器是一款面向服务端应用的垃圾收集器。它是新一代的收集器。与其它收集器相比，G1具备以下特点：

• 并行与并发：G1能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU来缩短Stop-The-World的停顿时间。
• 分代收集：分代概念在G1中继续保留，但G1能独立管理整个GC堆
• 空间整合：G1从整体看是基于“标记-整理”算法，但从局部看是基于“复制”算法实现的。

参考博客

java面试集合
http://blog.csdn.net/hsk256/article/details/49104955

JVM垃圾回收
http://jbutton.iteye.com/blog/1569746

JVM内存模型
http://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html