《理解Java虚拟机》第三章读书笔记：垃圾收集器与内存分配

1. 概述

GC需要完成的事情
1、哪些内存需要回收
2、什么时候回收
3、如何回收

2. 对象已死

2.1 引用计数算法

给对象中添加一个引用计算器，每当有一个地方引用它时，计数器加一，当引用失效时，计数器减一
。任何时刻都为0的对象就是不可能再被使用了。

2.2 根搜索算法

通过一系列的名为“GC Root”的对象起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所有走过的路径称为引用链。当一个对象到“GC Root”没有任何引用链相连。则证明对象不可用。

GC root对象包括如下
虚拟栈（栈中的引用变量表）中的引用的对象
方法区中的类静态属性引用的对象
方法区的常量引用的对象
本地方法栈中的JNI（native)方法

2.3 再谈引用

强引用：只要强引用存在，垃圾回收器永远不会回收掉被原因的对象
软引用：在系统发将要发生内存溢出溢出之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收
弱引用：被关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前
虚引用：一个对象是否 有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚yiny取得一个对象实例

2.4 存在还是死亡

对象的死亡至少经过两次标记
第一次：对象从根搜索发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选条件为对象是否有必要执行finalize()。
第二次：对象执行了finalize()方法，那么这个对象会被放置一个名为F-Queue的队列之中。
代码清单：

package com.one.jvm;

/**
 * 测试对象只调用一次Finalize()方法
 * @author Administrator
 *
 */
public class FinalizeEscapeGC {


    public static FinalizeEscapeGC escapeGC = null;


    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.finalize();
        System.out.println("finalize method excuted");
        escapeGC = this;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        escapeGC = new FinalizeEscapeGC();

        escapeGC = null;
        //运行垃圾回收器。
        System.gc();
        Thread.sleep(600);

        if(escapeGC !=null) {
            System.out.println("escapeGC Object not  null");
        } else {
            System.out.println("escapeGC Object is null");
        }


        escapeGC = null;
        //运行垃圾回收器。
        System.gc();
        Thread.sleep(600);

        if(escapeGC !=null) {
            System.out.println("escapeGC Object not  null");
        } else {
            System.out.println("escapeGC Object is null");
        }
    }
}

2.5 方法区回收

类需要同时满足下面三个条件才能算无用的类
1、该类所有的实例已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例
2、加载该类的ClassLoder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 法通过任何地方通过反射访问该类的方法

3. 垃圾收集算法

1、标记-清除算法（标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象）
缺点：1、标识与清除是效率不高，2、会产生大量不连续内存碎片

2、复制算法：他将可用的内存按容量划分大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这块的内存用完了，就将存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过得内存空间一次清理。（新生代比较适合）

3、标记-整理算法：左右存活的对象都往一遍移，然后直接清理掉边界以外的内存（老年代比较适合）

4. 垃圾收集器

垃圾收集器是内存回收的具体实现

5. 内存分配与回收策略

5.1 对象优先在Eden分配

对象在新生代Eden区中分配内存，当Eden去没有足够的空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC

package com.one.jvm;

/**
 * -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
 * 参数解释
 * -Xms20M：设置JVM促使内存为10M。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
 * -Xmx20M ：设置JVM最大可用内存为20M
 * -Xmn10M ：设置年轻代大小为10M。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
 * -XX:PrintGCDetails，开启详细GC日志模式
 * -XX:SurvivorRatio=8:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值（8:1）
 * @author Administrator
 *
 */
public class EdenAllocation {

    private static final int _1MB = 1024*1024;

    public static void main(String[] args) {

        byte[] eden4 = new byte[2*_1MB];
        byte[] eden5 = new byte[2*_1MB];
        byte[] eden6 = new byte[2*_1MB];
        //新生代垃圾回收
        byte[] eden7 = new byte[2*_1MB];
    }
}

日志

[GC [PSYoungGen: 6495K->304K(9216K)] 6495K->6448K(19456K), 0.0091599 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC [PSYoungGen: 304K->0K(9216K)] [PSOldGen: 6144K->6328K(10240K)] 6448K->6328K(19456K) [PSPermGen: 2967K->2967K(21248K)], 0.0069367 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 9216K, used 2375K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 8192K, 29% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff851f98,0x00000000ffe00000)
  from space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)
  to   space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000)
 PSOldGen        total 10240K, used 6328K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
  object space 10240K, 61% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff22e140,0x00000000ff600000)
 PSPermGen       total 21248K, used 2984K [0x00000000f9a00000, 0x00000000faec0000, 0x00000000fec00000)
  object space 21248K, 14% used [0x00000000f9a00000,0x00000000f9cea3a0,0x00000000faec0000)

日志参数含义

• 第一行GC是指发生在新生代的垃圾收集动作，PSYoungGen表示Parallel Scavenge垃圾回收器,
  6495K->304K(9216K)：6495K表示新生代垃圾回收前的大小，304K表示新生代垃圾回收后的大小。9216K表示新生代的大小。6495K->6448K(19456K)：6495K表示整个堆回收前的大小，6448K表示整个堆回收后的大小，19456K表示整个堆内存分配大小

• 第二行Full GC指发生在老年代的垃圾收集动作，PSYoungGen表示Parallel
  Scavenge垃圾回收器,304K->0K(9216K)：304K表示新生代垃圾回收前的大小，0K表示新生代垃圾回收后的大小。 PSOldGen表示垃圾回收器,6144K->6328K(10240K)：6144K表示老年代垃圾回收前的大小，6328K表示老年代垃圾回收后的大小。10240K表示整个老年代的大小。10240K表示整个老年代的大小。6448K->6328K(19456K):6448K表示整个堆回收前的大小，6328K表示整个堆回收的大小，19456K表示整个堆内存

GC内存走向分析

• 第一次新生代GC的内存走向分析
  6495K->304K，新生代回收的内存大小（6191K=6495K-304K）。发出这样的疑问？6191K到底去向何处。分析一下，
  6495K->6448K，整个堆回收的大小（47K）=6495K -
  6448K；剩下内存去那儿了（6191K-47K=6144K），哈哈，6144K去老年代了（有一段日志：[PSOldGen:
  6144K->6328K(10240K)]）
• 第二次老年代GC的内存走向分析
  304K->0K，在进行老年代GC时，首先把新生代的内存回收完毕。那么会产生一个疑问，清理的304K去向何处？分析一下，6144K->6328K，老年代增加了184K，整个内存堆回收了（6448K->6328K）120K。184K+120K=304K。

5.2 大对象直接进入老年代

所谓的大对象是指，需要大量连续内存空间的java对象，

package com.one.jvm;

/**
 * -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8
 * 参数解释
 * -Xms20M：设置JVM促使内存为10M。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
 * -Xmx20M ：设置JVM最大可用内存为20M
 * -Xmn10M ：设置年轻代大小为10M。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。
 * -XX:PrintGCDetails，开启详细GC日志模式
 * -XX:SurvivorRatio=8:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值（8:1）
 * @author Administrator
 *
 */
public class EdenAllocation {

    private static final int _1MB = 1024*1024;

    public static void main(String[] args) {

        byte[] eden1 = new byte[8*_1MB];

    }
}

GC日志：
Heap
PSYoungGen total 9216K, used 515K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 8192K, 6% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff680ee8,0x00000000ffe00000)
from space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000)
to space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)
PSOldGen total 10240K, used 8192K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)
object space 10240K, 80% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff400010,0x00000000ff600000)
PSPermGen total 21248K, used 2975K [0x00000000f9a00000, 0x00000000faec0000, 0x00000000fec00000)
object space 21248K, 14% used [0x00000000f9a00000,0x00000000f9ce7e48,0x00000000faec0000)

长期存活的对象进入老年代

动态对象年龄判定

空间分配担保