JVM——垃圾回收

《深入理解Java虚拟机》学习笔记

垃圾回收，即回收不需要再使用的对象。

c中的垃圾回收主要是由程序员自己调用api进行回收，java中则是由虚拟机代劳。

什么样的对象可以被判定为垃圾？什么时候回收？怎样回收？带着问题学习一波。

区域划分

谈垃圾回收之前，先总结下垃圾回收的区域划分

垃圾回收主要作用域堆，堆被划分为新生代和老年代

新生代又被分为，Eden,From survivor,To survivor

• Eden:对象创建的区域
• From survivor:复活代，Eden区域中存活的对象复制到该区域
• To survivor:复活代，Eden区域和From survivor中的存活对象复制到此区域，并将From survivor清空，设置为To survivor

什么样的对象是垃圾

可以由引用计数法和可达性分析算法，一般采用后者

引用计数法

• 定义：给对象添加一个引用计数器，对象被引用的时候计数器加1，引用失效时减1

• 缺陷：循环调用的两个对象无法被回收

  • Object a;
    Object b;
    a = b;
    b = a;
    a = null; //即使a为null了，若采用应用计数法也无法被回收，因为它改被b引用着
    b = null;
    

可达性分析法

• 定义：以被称为GC Roots的点开始，向目标对象搜索，走过的路径成为引用链，没有任何引用链，就称该对象已死，可被回收
• 图例：
  • image
• Java中可作为GC Roots的对象：
  • 虚拟机栈中引用的对象
  • 方法区中的静态属性引用的对象
  • 方法区中的常量引用的对象
  • 本地方法栈中JNI引用的对象

引用之，强、软、弱、虚四大类

无论是引用计数法还是可达性分析法，都和引用有莫大关系，关于引用，因为回收策略和功能的不同，也有4类，如下：

• 强引用：如Object a = new Object()这种。被强引用引用的对象无论如何都不能够被垃圾回收器回收

• 软引用：SoftRefrence类实现。在系统将要发生内存泄漏的时候，JVM将被软引用引用的对象归到回收范围中进行二次回收

• 弱引用：WeakRefrence类实现。垃圾回收器工作的时候，无论当前内存是否充足，都会被回收掉

  • 弱引用在Android开发中经常被拿来防止内存泄漏，例如handler中使用

  • public class MyActivity extends Activity {
      private static class MyHandler extends Handler {
        WeakRefrence<Activity> actRef;
        
        public MyHandler(Activity act){
          actRef = new WeakRefrence(act);//此处用弱引用就可以防止activity因为销毁而被handler持有引用无法被回收，也就是GC的时候不会因为此处的应用而阻碍GC
        }
        
        public void handleMessage(Message msg){
          if(actRef.get() == null) {
            //若对象被回收掉，则此处通过弱引用获取到的对象会是null，无法继续后续业务
            return null;
          }
          }
      }
    }
    

• 虚引用：PhantomRefrence类实现。虚引用更像是一个监听器，被虚引用引用的对象被回收的时候会发出一个系统通知

何时回收

内存区域空间不足够的时候，会在安全点和安全区域进行垃圾回收

回收又分为minor gc和major gc，full gc

• minor gc：新生代gc
• major gc：老年代gc
• full gc：新生代和老年代gc

安全点

• 描述：指的是回收的时候引用不会发生变化的点
• 场景：
  • 方法调用
  • 循环调用
  • 异常跳转
• GC时如何保证所有线程都跑到最近的安全点停顿下来
  • 抢先式中断：直接中断所有线程，发现有线程没有到达安全点，就恢复线程，让他跑到安全点
  • 主动式中断：设置一个标志，各个线程在安全点位置执行的时候轮询此标志，若发现为真则中断挂起

安全区域

• 描述：一段代码片段中，引用关系不会发生变化
• 场景：Sleep状态，Blocked状态

如何回收

标记-清除法

首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收被标记的对象

缺点：效率低，空间利用率低

image

复制算法

把内存分为两部分，每次只是用其中一部分。当进行垃圾回收的时候，把一部分中的存活对象复制到另一部分中去

缺点：空间利用率低

image-20190421163714223

此收集算法适合新生代垃圾回收，JVM把内存区域分为Eden区域和两个Survivor区域，比例为Survivor：Survivor：Eden = 1：1：8

标记-整理算法

一般在老年代采用。把存活的对象标记并向一端移动，并清除掉端边界以外的内存

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分代收集算法

分代收集算法是以上几种算法的组合，根据不同内存区域的对象特点采用不同的回收策略。

• 老年代一般采用标记清除或者标记整理算法
  • 因为老年代的对象一般回收的比较少，如果采用复制算法就会比较浪费内存
• 新生代一般采用复制算法
  • 新生代的对象一般生命周期较短，回收的对象比较多，所以只需要付出存活对象大小的成本即可回收完成

内存分配与回收策略总结

对象优先在Eden分配

一般对象会在Eden区域分配，当Eden区域没有足够空间分配的时候，虚拟机发起一起minor gc

大对象直接进入老年代

需要大量连续内存空间的java对象直接进入老年代，如长字符串、数组

原因：Eden区域一般采用复制算法，而大对象的复制成本较高

长期存活的对象进入老年代

每个对象定义年龄计数器，没经过一次minor gc，对象年龄+1，年龄增加到一定程度，晋升到老年代

动态对象年龄判定

Survivor空间中相同年龄的所有对象的总大小大于Survivor空间的一般的时候，年龄大于或等于该年龄的对象晋升老年代

空间分配担保

minor gc前jvm会做一些检测，如下：

• （老年代的最大连续可用空间）>（新生代所有对象的总空间）=(安全)，==minor gc==
• （老年代的最大连续可用空间）>(历次晋升到老年代对象的平均大小)=(冒险)，==配置允许冒险minor gc，否则full gc==