01.垃圾回收机制

垃圾回收基础

JVM能自动对内存中已死亡或长时间未使用的对象进行清除和回收，从而有效提高内存空间利用率。
但如果完全交由JVM来回收对象就会增加回收性能的不确定性，所以面对特定的业务场景就需要人为介入来实现垃圾回收的调优。比如说对内存要求苛刻的情况下，需要提高对象的回收效率；在CPU使用率高的情况下，就需要降低并发时垃圾回收的频率。所以说垃圾回收调优是一项必备技能。学习调优技能前我们要先了解一下垃圾回收机制。

从以下三个角度来了解垃圾回收机制

1. 回收发生在哪里

JVM的内存区域主要有5个部分：方法区、堆，虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。

其中线程共享的是方法区和堆，这两个区域是垃圾回收的关注的区域。方法区主要回收的是废弃的常量和无用类。堆主要是对象的回收，堆是我们要关注的垃圾回收的重点区域。

线程隔离的是虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器，他们是线程私有的，会随着线程的创建而创建，销毁而销毁，所以这三个区域的内存分配和销毁都是具有确定性的，因此不是垃圾回收关注的重点。

2. （堆中的）对象在什么时候可以被回收

对象不再被引用时即可被回收。
如何判断对象不再被引用？

• 引用计数法
  通用一个对象的引用计数器来判断是否被引用。每当被引用时，计数器加一，引用失效时，计数器减一，当计数器为0时，说明不再被引用，可以被回收了。
  他存在一个问题，存在对象之间相互循环引用的问题，这种情况下相互引用的两个对象的计数器都是1，垃圾回收器就无法判断进行回收了。而他俩都不是被其他对象引用的对象，所以说也是垃圾。由于循环引用的问题，主流的垃圾回收器是不使用这种回收算法的。
• 可达性分析算法
  以HotSpot为例，它使用了可达性分析算法。这种算法的基础依赖于一些叫做gc roots的对象。
  gc roots对象：虚拟机栈中引用的对象，方法区中静态属性引用的对象，方法区中常量引用的对象，本地方法栈中JNI引用的对象。
  以这些gc roots对象为起点，向下搜索所有走过的路径，那些能与gc roots对象联通的对象就是存活对象。gc roots到该节点不可达，即为垃圾对象，可以被回收。

3.怎样回收

垃圾回收算法

• 标记清除算法
  先对可回收的对象进行标记，然后再清理掉。
  他有一个很严重的问题，会产生大量内存碎片导致我们无法申请到一个比较大的连续的内存空间。
• 复制算法
  是标记清除算法演进而来，解决了内存碎片的问题。
  他将内存空间分为两块，每次都使用其中的一块，当一块使用完，就将上面还活着的对象复制到另一块内存上，然后把已使用的内存一次全部清除掉从而保证内存空间的连续可用。
  它也有一个明显的缺点，就是把内存空间拆分成两块。如果你有一个10g的内存，那你能分配的最大单个对象就只有5g。
• 标记整理算法
  他的标记过程与标记清除算法一样，但回收时不会直接对可回收对象进行回收清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后再清理掉端边界以外的区域。
  他也有一个致命缺点，就是效率问题。他对内存变动更频繁，需要整理所有存活对象的引用地址，效率比复制算法差很多。
• 分代收集算法
  在融合了以上三种算法后诞生。他其实是一套组合拳。根据对象存活周期的不同，将Java堆划分为新生代和老年代。根据各个年代的特点使用最适合的收集算法。在新生代，每次回收需要有大批对象死去，只有少量存活，就使用三种算法中效率最高的复制算法了。而老年代，由于存活对象比例比较高，没有额外空间进行分配担保，就必须使用标记清理算法或标记整理算法来回收。