Java虚拟机之垃圾回收器（GC）

本文内容来自《深入理解 Java 虚拟机》，主要是自身学习，用于记录重点，方便回忆，复习。对应《深入理解Java虚拟机》第三章，记录GC的算法，特点，常用GC收集器。

虚拟机系列一： Java虚拟机之内存

一、对象可以被回收？？

垃圾回收器的主要作用是回收无用的对象空间，那么怎么判断对象是否已经无用了呢？？主要有两种算法。

1、引用计数法

对象增加一个计数器，当有引用（变量）指向该对象是，计数器加一，但引用不再指向该对象，计数器减一，计数器为0即可回收。Java虚拟机未使用该方法，主要是由于该方法很难解决循环应用问题。如下：

class GcTest{
    Object obj;
    public static void main(){
        GcTest objA = new GcTest();        GcTest objB = new GcTest();
        objA.obj = objB;        objB.obj = objA;
        objA = null;
        objB = null;
        //此种情况下使用，应用计数法，对象objA，objB的计数均为1，未能被回收
    }
}复制代码

2、可达性分析法

从CG Roots出发，向下搜索，所走过的路径称为引用链，当一个对象没有在任何引用链上，则此对象可被回收。

GC Roots的对象包括以下引用：

（1）虚拟机栈（方法中局部变量指向的引用）中引用的对象。

（2）方法区中类静态属性引用的对象。

（3）方法区中常量引用的对象。

（4）本地方法区栈中JNI应用的对象。

补充：

可达性分析不可达的对象不会立即被回收，还得进过 两次标记 过程。1、第一次标记为筛选对象是否必要执行finalize()方法（对象没有覆盖finalize，或已经执行过则为非必要）。2、如果1结果为必要，则放入F-Queue队列中，虚拟机会建立低优先机线程调用，不保证一定执行完finalize（是对象最后的复活机会）。

二、引用

1、强引用

类似Object obj = new Object()，不会被垃圾回收器回收。

2、软引用

有用但非必须的对象，在系统将要发生内存溢出前，把这些对象列进回收范围，进行第二次回收。通过 SofeReference 类实现。

3、弱引用

非必须对象，强度比软引用弱，发生垃圾回收，无论内存是否足够，都会回收对象。通过 WeakReference 实现

4、虚引用

幽灵引用、幻影引用，最弱的一种引用。唯一的用处是，垃圾回收时会收到一个系统通知，通过 PhantomReference 实现。

三、垃圾回收算法

1、标记-清除算法

标记出内存中可被回收的对象，回收相应的对象。主要有两个不足：1、效率问题，标记、清除效率都不高。2、空间碎片化，会有大量不连续的内存碎片。

2、复制算法

将内存划分为大小相等的两块、一块为空闲面，一块为对象面。回收是减对象面中不能被回收的对象复制到空闲面，清除对象面内所有对象。此时的清除后的块为空闲面。 使用于对象存活率低场景，少量复制，清除所有空间。

3、标记-整理算法

对不能被回收的对象进行标记，整理到连续的空间上，清除掉余下空间。

Java虚拟机中机制

采用分代收集算法，把Java堆分为年轻代、老年代。 年轻代 中每次回收都只有少量对象存活，适用 “复制算法” 。 老年代 存活率高、适用 标记整理算法。

年轻代中分为Eden区，还有两块Survivor区。

每次创建对象，使用Eden区及一块Survivor区。当垃圾回收时，将对象复制到另一块Survivor区，清除该Eden区及Survivor区数据。HotSpot虚拟机默认Eden:Survivor大小比例为8:1，也就是一块Survivor只有空间10%，回收时，当Eden区大量对象存活时，Survivor明显放不下。这时对象会被放入老年区。

进入老年区除以上情况还有，Survivor区中数据经过15次（默认，可配置）垃圾回收，仍未被回收，会将对象放入老年区。

四、常用垃圾收集器

新生代垃圾收集器：   Serial (1)  ParNew (2)  Parallel Scavenage (3)

老年代垃圾收集器:      CMS(可配合的新生的收集器为 1、2 )            Serial Old（可配合的新生的收集器为 1、2、3 ）         Parallel Old（可配合的新生的收集器为 3 ）

1、Serial收集器（-XX:+UseSerialGC）

单线程收集器，工作时，必须暂停其他所有工作线程。Client模式下的默认年轻代（新生代）收集器，简单高效。

2、ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC）

Serial收集器的多线程版，指定参数-XX:UseConcMarkSweepGC选项后，默认新生代收集器就会是ParNew，通过-XX:ParallelGCThreads限制垃圾收集器线程数。

3、Parallel Scavenge收集器（-XX:UseParallelGC）

吞吐量（运行用户代码时间/cpu时间（垃圾收集器工作时间+用户代码运行时间））优先的收集器。适合后台运算而不需要太多交互任务。-XX:MaxGCPauseMillis控制垃圾收集器最大停顿时间，-XX:GCTimeRatio（(0,100)整数,工作时间/垃圾时间，如19 ，则工作时间占比为19/19+1 ）吞吐量大小。-XX:+UseAdaptiveSizePolicy虚拟机会根据系统情况自动调整各参数。

4、Serial Old收集器（-XX:+UseSerialOldGC）

serial的老年代收集器，单线程、标记-整理算法。

5、Parallel Old收集器（-XX:UseParallelOldGC）

Parallel Scavenage，多线程、标记-整理算法，吞吐量优先。

6、CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

追求停顿时间短、标记-清除算法、过程包括：

1、初始化标记（Stop The World 停止工作线程）

2、并发标记

3、重新标记（Stop The World 停止工作线程）

4、并发清除

缺点：标记-整理算法，容易碎片化。

配置参数

-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection ，顶不住，需要Full GC时开启内存合并整理。

-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction  设置多少次不压缩的Full GC后进行GC压缩，默认为0，即每次Full GC都进行碎片整理。

7、G1收集器（Garbage-First）-XX:UseG1GC

复制+标记-整理，整体复制-整理算法，局部复制算法