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垃圾回收机制

识别垃圾的算法

引用计数法

简而言之，对象被引用一次，就在它的对象头上添加一次引用次数，若对象没有被引用 (引用次数为0),则该对象可以被回收。

但是，引用计数法无法解决 循环引用 问题

可达性算法

现代虚拟机基本采用该方法判断对象是否存活。该算法原理是 以一系列叫作 GC Root 的对象作为起点，引出它们指向的下一个节点，再以下个节点为起点，引出此节点的下一个节点 (通过 GC Root 串成的一条线就叫应用链)，直到所有的节点都遍历完毕。若相关对象不在任意一个以 GC Root为起点的引用链中，则这些对象会被判断为「垃圾」，会被 GC 回收。

可作为 GC Root 的对象类别： - 虚拟机栈中引用的对象 (局部变量) - 方法区中类静态属性引用的对象 (静态变量) - 方法区中常量引用的对象 (常量 static final) - 本地方法栈中 JNI 引用的对象 (指向本地方法的对象) - JVM内部的引用，如基本数据类型对应的 Class 对象 - 所有被同步锁(synchronized关键字)持有的对象 - 反应JVM内部情况的 JMXBean、本地代码缓存

垃圾收集算法

进行垃圾回收的算法，主要有以下几种： - 标记清除算法 - 复制算法 - 标记整理算法 - 分代收集算法

  1. 标记-清除算法

分为 标记 和 清除 两个阶段

  1. 先根据可达性算法 标记 出相应的可回收对象

  2. 回收可回收对象的内存空间，但是会产生 内存碎片

  3. 复制算法

把堆分成两块区域 A 和 B，区域A负责分配对象，区域B部分配，对区域A使用上述 标记法 把存活的对象标记出来，然后把区域A中存活的对象都复制到区域B中(存活对象都一次紧邻排列)，最后把A区对象全部清理掉释放空间，解决了内存碎片问题。

缺点是可用内存空间减少一半，且每次回收都需要移动存活对象，效率低下。

  1. 标记-整理算法

前两步与标记-清除法一样，不同的是添加了一个整理的过程，即所有的存活对象都向一端以供，再清理掉另一端的所有区域。

缺点是每次垃圾清除都要频繁移动存活对象，效率低

  1. 分代收集算法

整合上述算法的有点，尽量避免其缺点，是现代虚拟机采用的首选算法，类似将上述收集算法整合

根据对象存活周期的不同，将堆分为新生代和老年代，默认比例为 1:2，新生代又分为 Eden区，from Survivor区(简称S0)，to Survivor区(简称S1)，三者的比例为 8:1:1，这样就可以根据新老生代的特点选择最合适的垃圾回收算法，把新生代发生的 GC 成为 Young GC (也叫Minor GC)，老年代发生的 GC 成为 Old GC。

分代收集工作原理

  1. 对象在新生代的分配与回收

大部分对象会在很短的时间内被回收，对象一般分配在 Eden 区，当 Eden 区将满时，触发 Minor GC。将大部分对象回收(接近98%),只留下少量存活对象，将其移动到 S0 或 S1,同时对象年龄加一，最后将 Eden区对象全部清理以释放空间。

当触发下一次 Minor GC时，会把 Eden 区 和 S0中的存活对象一起移动到 S1中，同时清空Eden和S0的空间。

若再触发下一次 Minor GC，则重复上一步，只不过此时变成了 从 Eden，S1区将存活对象复制到 S0 区，每次垃圾回收，S0,S1角色互换。在Eden区的垃圾回收采用的是 复制算法，因为Eden区分配的对象大部分在 Minor GC后都消亡了，只剩下极少部分存活对象，S0,S1区域也比较小，所以最大限度地降低了复制算法造成的对象频繁拷贝带来的开销。

  1. 对象何时晋升老年代

  2. 当对象的年龄达到了设定的阈值，则会从 S0(或S1)晋升到老年代，默认阈值为15,即当对象年龄达到15时，会晋升到老年代

  3. 大对象，当某个对象分配需要大量的连续内存时，此时对象的创建不回分配在 Eden区，而会直接分配在老年代，防止大对象移动的巨大开销，典型的大对象有 很长的字符串和数组

  4. 空间分配担保

在 Minor GC执行之前，JVM会检查老年代最大可用连续空间是否大于新生代所有对象的总空间，大于则安全进行Minor GC，否则会查看虚拟机设置HandlePromotionFailure是否允许担保失败。若允许，则会继续进行空间检查，否则可能进行一次 Full GC。

  1. Stop The World

若老年代满了，会触发 Full GC，会同时回收新生代和老年代，即对整个堆进行GC，会造成 Stop The World(简称STW)，此时只有垃圾回收器线程在工作，其他工作线程会被挂起