Java虚拟机（JVM） 之 GC

其实我以前看到提到 JVM 之类的东西，就觉得这玩意太难，看不下去啊。可是要进阶吧，又是必须的啦，所以说一句 干就完了

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今天就来学学 GC，想问就我一个人想到中文的滚粗吗

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其实这么理解也可以啦，GC 是什么意思呢，可以大概这么理解 公厕只有这么些个，偏偏有些人占着茅厕不那啥，只好让管理员让它滚粗啦，好让其它人可以用，让世界和平。

好了好了 回来了回来了，为什么会有 GC （回收垃圾，释放内存）呢？因为内存就这么大，用完了不回收，就一直占用着，可以用的内存就越来越小，到最后溢出了（OOM），程序也就GG了。

那么问题来了，怎么知道这个占用着的对象是不是垃圾呢？

一：引用计数法

给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器就加1，当引用失效时，计数器就减 1，任何时刻计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的，就是垃圾了，可以回收了。（但是主流的虚拟机并不是用这种方法）

二：可达性分析算法

讲解这个之前，我觉得还是要先知道 Java 运行时的内存区域是怎么区分的。自行百度？哈哈
网上找了张图：

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什么意思呢？
意思就是，这个算法呢就是通过一系列称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些起点向下搜索，搜索走过的路径称为 引用链，当一个对象到 GC Roots 没有引用链的时候，我们就可以指着它的鼻子骂“垃圾”，等着被回收吧？

那么就有人懵逼了 GC Roots 是什么玩意啊，我不知道啊

举个我认为的例子：看过战狼2的都知道，有了中国的护照，我们就是祖国花朵（哈哈），到哪都是中国人的身份，那么国家就是我们最强的后盾。那么我们就可以把 中国理解为 GC Roots,护照就是筛选是否是中国人的 引用链，有就有中国做我们的后盾，没有就等着被回收（没被的意思....）

那么在程序中 什么可以作为 GC Roots呢？

• 虚拟机栈中的引用
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量的引用对象
• 本地方法栈中 JNI（Native） 引用的对象

什么时候回收

不同的虚拟机实现有着不同的 GC 实现机制，但是一般情况下每一种 GC 实现都会在以下两种情况下触发垃圾回收。
Allocation Failure：在堆内存中分配时，如果因为可用剩余空间不足导致对象内存分配失败，这时系统会触发一次 GC。
System.gc()：在应用层，Java 开发工程师可以主动调用此 API 来请求一次 GC。

那么这里就引出了 引用 的概念，全部有4种引用

• 强引用：
  就是代码中直接 new 对象的引用，这种是永远不会被回收的
• 软引用：
  用来描述一些非必须的对象，弱引用的对象 将在内存将要发生内存溢出异常之前，会被列进回收范围进行二次回收，如果回收之后内存还不够，才报溢出异常
• 弱引用：
  也是用来描述一些非必须的对象，但是它是 无论内存够不够都会被会回收
• 虚引用：
  仅持有虚引用的对象，在任何时候都可能被GC，设置虚引用的唯一目的：就是能在这个对象呗回收时收到一个系统通知。

注意：即使在可达性分析算法中不可达的对象，也不是 非死不可的，这时候它们暂时处于“缓刑”，真正死亡，至少要经历两次标记的过程：判断对象是否有必要执行finalize()方法；若被判定为有必要执行finalize()方法，之后还会对对象再进行一次筛选，如果对象能在finalize()中重新与引用链上的任何一个对象建立关联，将被移除出“即将回收”的集合。任何对象的 finalize（）方法，只会执行一次。

public class FinalizeEscapeGC {

    public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;

    public void isAlive() {
        System.out.println("yes, i am still alive :)");
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("finalize mehtod executed!");
        FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();

        //对象第一次成功拯救自己
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no, i am dead :(");
        }

        // 下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no, i am dead :(");
        }
    }
}
#################
运行结果:
finalize mehtod execute!
yes, i am still alive :)
no, i am dead :(
两段代码是一样的，执行结果一次成功，一次失败，这就是上面提到的任何对象的 finalize（）方法，只会执行一次。

那么问题来了，知道是垃圾后，要怎么去回收呢？当然就是每个人都会说的垃圾收集算法啦

• 标记 — 清除算法

顾名思义，是垃圾 就 标记，然后把标记的给 清除 就好了（标记过程就是上面讲的）
缺点：效率，空间问题。标记清除后会产生大量的不连续内存碎片。

为啥会有这样的缺点,不理解？举个例子：

你种了好多大白菜，一眼看过去，好多个点都有坏死的，而且都不是同一个区域，你依次走过去，标记是要扔掉的，然后就去清理了，这样下来效率就很慢了，而且你拔掉的地方那么小，翻土重新种又太小，容易弄坏其他的白菜，只能空着，那么就是空间问题了。

复制算法

把可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用尽后，把还存活着的对象 复制 到另外一块上面，再将这一块内存空间一次清理掉。
例子：这个就更容易理解了，叫了两打啤酒，每次喝都随机两打里面拿，要结账的时候，把空瓶装一箱，没喝存起来的装一箱，结账时候清理空瓶的那一箱就好了。
缺点：为了解决效率问题。代价 内存缩小了一半

标记 — 整理算法

首先 标记 出所有需要回收的对象，然后进行 整理，使得存活的对象都向一端移动，最后直接清理掉端边界以外的内存。
例子 ：平常我们自己整理房间就是啦，杂乱的房间中 不想要的扔掉，不要让它继续堆放在房间占位置，把空出来的存放自己想要的东西，
优点：即没有浪费50%的空间，又不存在空间碎片问题，性价比较高。
一般情况下，老年代会选择标记-整理算法。

分代收集算法

根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把 JAVA 堆分为新生代和老年代，然后根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。
新生代：回收时，有大批对象死去，只有少量存活，适合复制算法。
老年代：存活率高，没有额外的分配担保空间，必须使用 标记 — 清理，或 标记 — 整理。