如何工作#

在某些 Java 虚拟机中，堆的实现截然不同：它更像一个传送带，每分配一个新对象，它就向前移动一格。

这意味着对象存储空间的分配速度特别快。Java 的"堆指针"只是简单地移动到尚未分配的区域，所以它的效率与 C++ 在栈上分配空间的效率相当

垃圾回收器工作时，一边回收内存，一边使堆中的对象紧凑排列，这样堆指针就可以更容易<typo id="typo-175" data-origin="的" ignoretag="true">的</typo>移动到空闲区域的位置上

垃圾收集器在分配存储空间的同时会将对象重新排列，由此实现一个高速的、有无限空闲空间的堆模型。

1. 对象可能不被垃圾回收
2. 垃圾回收不等于析构
3. 垃圾回收只与内存有关
4. 无论是“垃圾回收”还是“终结” ，都不一定保证会发生；如果java虚拟机（JVM）并未面临内存耗尽的情况，它可能不会浪费时间执行垃圾回收以恢复内存

finalize()方法 （有个大概印象即可）#

finalize()方法

终结条件#

安全的标记对象是否可以被终结，例如下例 要销毁未被登记的Book对象时，报错

System.gc();强制终结

class Book{
    boolean checkedOut = false;

    public Book(boolean checkOut) {
        this.checkedOut = checkOut;
    }

    void checkIn(){
        this.checkedOut = false;
    }

    @Override
    protected void finalize()throws Throwable{
        //只有登记过的 才能被删除 这就可以作为终结的条件
        if(checkedOut){
            System.out.println("ERROR: checked out");
        }
        // Normally, you'll also do this: 
        // super.finalize(); // Call the base-class version
    }
}

public class JavaTest{
    @Test
    public void test8() throws InterruptedException {
        Book book = new Book(true);
        book.checkIn();

        new Book(true);

        System.gc();

        Thread.sleep(1000);
    }

}

垃圾回收机制#

引用计数#

原理：每个对象中都有一个引用计数器，每当有引用指向该对象时，引用计数器+1；当引用离开作用域或是被置为null时，引用计数器-1；如果发现某个对象的引用计数为0时，就释放其空间（引用计数器模式经常会在计数器为0时立即释放对象）

特点：

1. 简单
2. 速度慢（<u>开销不大，但在整个生命周期频繁发生的负担</u>）
3. 在每次内存对象被引用或引用被销毁的时候都必须修改引用计数，这类操作被称为footprint。引用计数的footprint是很高的。这使得程序整体的性能受到比较大的影响
4. 出现循环引用时会出问题（应该被回收，但没有）
5. .btw："引用计数通常用于解释垃圾收集的工作方式，但它似乎并没有出现在任何JVM实现中"

更快的策略依据#

对于任何没有被废弃的对象，最终都能追溯到它存活在栈或静态存储区中的引用

因此，如果从栈和静态存储区开始遍历所有引用(包括对象内部的)，就能找到所有存活的对象

匿名对象的相关思考：我们通常将匿名对象作为方法参数传递，func(new B())，在该方法中，B对象被关联了引用

所以，遍历所有的引用即可得到所有“活”的对象，然后再去遍历这些对象中的引用，如此反复，就能得到一个对象网络，其中的对象就都是 活 的；

循环引用示例

上例 当栈上的引用遍历到a，发现a对象中有个B对象的引用，指向b，这个b引用中又有个A的引用 又指向a 如此循环 根本找不到活的对象

<u>这样也解决了循环引用问题，循环引用的对象不会被发现</u>

停止-复制(stop-and-copy)#

原理：先暂停程序的运行，然后将所有存活的对象从当前堆复制到另一个堆，没有被复制的就是需要垃圾回收的，而且，当<u>对象被复制到新堆后，他们紧凑排列的，一个挨着一个</u>

特点：

1. 解决了循环引用的问题（循环引用的对象不会被发现）
2. 非后台回收模式（需要在程序暂停的情况下进行）
3. 相对较快
4. 效率低下
5. 得有两个堆：还得在这两个分离的堆之间来回折腾，得维护比实际多一倍的空间
6. 某些jvm的解决方式：按需在堆中分配几块较大的内存，复制动作就发生在这大内存间
7. 复制本身：一旦程序进入稳定状态，可能只会产生少量垃圾，甚至没有，就算是这，复制回收器也得将所有 内存从一处复制到另一处，太浪费了
8. 某些JVM的解决方式：进行检查，要是没有新的垃圾产生，就会转换到“标记-清扫"模式（SUN公司早期JVM一直在用）。对一般用途，这种方法很慢，但当程序只会产生少量或者不产生垃圾，他速度就很快了
9. 切换到标记清扫方式清理

标记-清扫#

原理：标记：从栈和静态存储区出发，遍历所有引用，找出所有“活”对象，每找到一个，就给对象一个标记，直到遍历完所有对象；清扫：没有被标记的对象将被清理。

特点：

1. 解决了循环引用的问题（循环引用的对象不会被发现）
2. 相比停止-复制 较为高效（不会有任何复制动作）
3. 非后台回收模式（需要在程序暂停的情况下进行）
4. 处理完后剩下的堆空间是不连续的垃圾回收器若希望得到连续的空间，就需要整理剩下的未被清理的对象

补充：标记-整理#

原理：标记：从栈和静态区域出发，遍历所有引用，对遍历过程中得到的活的对象进行标记；整理：将标记过的对象，把他们从内存开始的地方按照顺序依次摆放好，中间没有任何缝隙，在摆放完最后一个对象后，对后面的内存区域直接回收。

JVM中的块（感觉像是年龄分代）#

• 内存分配以较大的"块"为单位，较大的对象会单独占一个块。
• 块用年代数来记录自己是否存活，若块被引用，年代数+1。
• 垃圾回收器会对上一次回收过后 新分配<typo id="typo-2680" data-origin="的" ignoretag="true">的</typo>块进行整理
• 垃圾回收器定期会清理含有小对象的那些块将被复制、整理大型对象 不会被复制（只有年代数会增加）

补充：分代收集算法#

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为几块。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择”标记-复制“算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

标记清扫与停止复制的切换机制（自适应）#

如果对象一个个的都很稳定，此时如果垃圾回收效率降低了，就会切换到“标记-清扫”模式，以提高垃圾回收的效率，(此时jvm持续监视) 如果堆中的碎片多了，那么就赶紧切换回“停止-复制”模式，以真整理堆空间，保持堆的高速运转。

HotSpot技术#

java执行步骤

image.png

即时编译技术（Just-in Time JIT）

想要了解更多请移步什么是JIT？怎么优化? - 知乎 (zhihu.com)

热点代码分为两类：

多次调用的方法多次执行的循环体，实际上也会以整个方法作为编译对象

如何判断热点代码请看原文

可以把 全部或部分 程序 直接翻译为本地机器码，这就省去了JVM翻译，所以运行更快

为什么不能用这个技术 编译所有代码？

• 这个技术贯穿整个程序的生命周期，累加起来慢的要死
• 会增加可执行代码的长度（字节码要比即时编译器展开后的本地机器码小很多），导致页面调度，使程序运行变慢
• 即时编译时以方法为单位的，如果编译出来的代码运行不了几次，就白编译了

惰性评估

即时编译器只有在必要时，才编译代码

这样，从未被执行的代码也许就压根不会被 JIT 编译。

新版 JDK 中的 Java HotSpot 技术就采用了类似的做法，代码每被执行一次就优化一些，所以执行的次数越多，它的速度就越快。

逃逸分析技术

逃逸分析的基本行为就是分析对象动态作用域：当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他地方中，称为方法逃逸。