垃圾收集器与内存分配策略

读深入理解JAVA虚拟机 第二三章，记一下内容

垃圾收集器与内存分配策略

判断对象是否没有被引用的方法：

1，引用计数算法，每当有地方引用，就+1，引用失效，就-1；，计数器为0就表示不能再被使用； 问题：不能解决对象之间的循环引用
2，可达性分析算法 Reachability Analysis，主流语言都使用它，做法：通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链的相连时，就证明此对象不可用。
比如说abc三个互相连着，但是和作为GC Root的D，E，F都没有相连，那abc就是没用的了。
可以作为GC Root的对象包括：
1，虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）其实就是正在使用的对象
2，方法区中类静态属性引用的对象 static xxx = xxx;
3,方法区中常量引用的对象 final static xxx;
4,本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象

引用

JDK1.2以后，在除了有被引用和没有被引用之外，又增加了几种引用情况
用来适用这种场景：当内存空间足够的时候，就保留在内存中，当内存空间紧张的时候，就抛弃，类似于缓存的功能。
JDK1.2扩充后的引用的概念：
强引用（Strong Reference）：普通的引用，比如 Object obj = new Object(); 只要引用还在，就不会被回收
软引用（Soft Reference） ：描述一下还有用但并非必须的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，会将这些对象列进回收范围之中，进行第二次回收（回收，发现要溢出，进行第二次回收的时候才回收软引用），如果这次回收还是没有足够内存，才抛出内存溢出异常。 jdk1.2后，通过SoftReference类来实现软引用
弱引用（Weak Reference）：描述非必须的对象，比软引用弱，在下一次垃圾回收发生的时候，无论内存是否够用，都会被回收掉，jdk1.2后，通过WeakReference类来实现弱引用。
虚引用（Phantom Reference）：又叫幽灵引用或者幻影引用，是最弱的一种引用关系，无法通过虚引用来取得一个对象实例，唯一作用是在对象被回收的时候能收到一个系统通知。PhantomReference类来实现

回收方法区

永久代，包括方法区，的垃圾回收，主要是两部分：废弃常量和无用的类
比如一个字符abc已经在常量池了，但是现在没有任何String引用了，就会被回收，其他类似的类（接口），方法，字段的引用也类似。
满足以下三个条件就是无用的类：
1，该类所有的实例都已经被回收，java堆中不存在任何该类的实例
2，加载该类的classLoader已经被回收
3，该类对应的java.lang.class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
在大量使用反射，动态代理，GCLib等byteCode框架，动态生成JSP以及OSGI这类频繁自定义classloader的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能，以保证永久代不会溢出。

垃圾收集算法

标记-清除算法

最基础的收集算法（Mark-Sweep)。
算法分为标记和清除两个阶段；
1，标记出所有需要回收的对象，
2，统一回收所有被标记的对象
问题在于效率不高，以及有大量内存碎片。
但是很多算法都是以这个作为基础来优化的

复制算法

coping算法，解决效率问题
把内存化为相等的两块，每次只用其中一块，当一块满了，就把还存活的复制到空的一块去，再把已使用的内存一次性清理掉，这样每次都能直接回收一半区域，也不用去考虑碎片情况，代价是内存空间只剩下一半

商业虚拟机都是采用这种算法来回收新生代的，
新生代中98%的对象都是“朝生夕死”的，商业不需要按照1：1来划分内存空间，而是将内存划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。
当内存回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上，然后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。
HotSpot虚拟机默认的Eden和Survivor大小比是9：1。
也就是每次新生代中，只有10%的内存会被浪费。
如果Survivor没有足够的内存装下这一次新生代收集下来的存活对象，那么这些对象将直接跳过分配担保机制进入老年代。

分配担保：

标记-整理算法

老年代中，可能有大量的数据都是存活着的，所以，为了应对这个特点，就有了标记-整理算法
先标记死去的数据，然后让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理调端边界以外的内存。
（标记不要的丢掉，要的整上去）

分代收集算法

Generational Collection，
根据对象存活周期的不同，将内存划分为几块。一般是把java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个代的特点采用最适当的收集算法。
比如新生代对象死的快，一般用复制算法，老年代对象存活率高，一般用标记-清除或者标记-整理算法。

垃圾收集器算法实现中的点

1，GCRoot**枚举根节点**，通过扫描，找到所有的根节点。但是这个动作很耗性能，所以就需要一个专门的地方去记录这些信息，在HotSpot中是一个OopMap来记录的，但是也没有办法记录全部的信息，因为太占空间了。
所以就需要每个线程在特定的位置，去记录自己的情况，这个位置就是安全点

2，安全点：safepoint, 程序并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停。因为在这些安全点，记录了对象的内存信息，然后GC才能扫描到正确信息去做GC工作。
而安全点的产生，一般是在”长时间执行”的情况下，最明显的特征就是指令序列复用，列如方法调用，循环跳转，异常跳转等，具有这些功能的指令才会产生安全点。
感觉说白了就是，我被通知要GC了，要找安全点了，这时候我在方法调用的途中，那就暂停，赶紧去安全点存档，然后等GC结束再运行。

方式：GC的时候，设置一个标志，各个线程执行时主动轮询这个标志，发现中断标志为true的时候，就把自己中断挂起，轮询标志的地点和安全点是重合的。
这里理解不是很明白

2，安全区，Safe Region类似安全点，比如一些已经挂起的程序，不会去轮询，所以就需要提前把自己放到安全区，
安全区是指，在一段代码片段之中，引用关系不会发生变化，在这个区域的任意地方开始GC都是安全的。
在线程执行到safe region中的代码时，首先标识自己已经进入了safe region，然后在这个期间，如果发生GC，就可以不用管安全点的事情了，等要离开安全区的时候，要先检查是不是系统正在发生GC，如果正在发生，那就要等待可以离开安全区的信号。

内存分配与回收策略

1，大多数情况下，对象在新生代Eden区中分配，当Eden没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。
2，大对象直接进入老年代，比如很长的字符串或者数组。需要大量连续的内存空间的java对象，写程序的时候应该尽量避免大对象，以及朝生夕灭的短命大对象（因为这样会频繁在老年代GC啊，慢的嘞）
3，长期存活的对象将进入老年代，虚拟机给对象定义了age，一个对象在Eden出生并且经过一次Minor GC后存活，并且被移入Survivor时，年龄为1岁；对象在Survivor区中，每“熬过”一次Minor GC，年龄就增加1岁，到达一定程度时（默认15岁），就会被晋升到老年代。
4，动态对象年龄判断：如果在Survivor空间中，同年龄对象大小占据了过半的Survivor空间的时候，年龄大于等于这批对象的对象，就可以进入老年代，而不需要等待默认设置的年龄时间

打个比方，Survivor大小为2M，现在有2个同年龄的数据，都是1岁，分别大小是600K，和700K，加起来超过了1M，符合了过半原则，虽然年龄很小，但是占据空间太多了，所以直接在下次丢进老年代。

新生代GC(Minor GC):指发生在新生代的垃圾收集动作，因为java对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也比较快

老年代GC（Major GC/Full GC):指发生在老年代的GC，出现Major GC，经常会伴随着至少一次Minor GC(不绝对，取决于收集器类型）
Major GC的速度一般比Minor GC慢十倍以上。