对java垃圾回收机制GC的一些理解

1,垃圾回收的意义

在用 C 之类的编程语言时，程序员需要自己手动分配和释放内存，这样人工进行内存管理极易发生内存泄漏问题。而 Java 不一样，它有垃圾回收器，释放内存由回收器负责，有效的防止内存泄露，有效的使用空闲的内存；。

2,垃圾回收的概念

Java中垃圾回收器的作用就是回收程序中不再使用的内存。垃圾回收器可以自动检测对象的作用域，自动的把不再被使用的存储空间释放掉。其中，正在被使用的存储空间指的是程序中有指针指向的对象，而未使用中的对象未引用对象，则没有被任何指针给指向，因此占用的内存也可以被回收掉。

垃圾回收可以大致分为标记（区分被引用的对象和没有被引用的对象）、清除（删除没有被引用的对象）、压缩（删除了未引用对象后，将剩下的已引用对象放在一起）三步。

3,垃圾回收算法介绍

3,1引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器都为0的对象就是不再被使用的，垃圾收集器将回收该对象使用的内存。
引用计数算法实现简单，效率很高，微软的COM技术、ActionScript、Python等都使用了引用计数算法进行内存管理，但是引用计数算法对于对象之间相互循环引用问题难以解决，因此java并没有使用引用计数算法。

3,2根搜索算法

通过一系列的名为“GC Root”的对象作为起点，从这些节点向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Root没有任何引用链相连时，该对象是不可使用的，垃圾收集器将回收其所占的内存。
主流的商用程序语言C#、java和Lisp都使用根搜素算法进行内存管理。
在java语言中，可作为GC Root的对象包括以下几种对象：

• a. java虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象。
• b.方法区中的类静态属性引用的对象。
• c.方法区中的常量引用的对象。
• d.本地方法栈中JNI本地方法的引用对象。

3,3标记-清除算法

最基础的垃圾收集算法，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象。
标记-清除算法的缺点有两个：首先，效率问题，标记和清除效率都不高。其次，标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片，空间碎片太多会导致当程序需要为较大对象分配内存时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

3,4复制-回收算法

将可用内存按容量分成大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存使用完了，就将还存活的对象复制到另一块内存上去，然后把使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中一块内存进行回收，内存分配时不用考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。
复制算法的缺点显而易见，可使用的内存降为原来一半。

3,5分代收集算法

分代回收算法优化了复制回收算法，根据内存中对象的存活周期不同，将内存划分为几块：新生代（例如：方法的局部变量等）和年老代（例如：缓存对象、单例对象等）和永久代（例如：加载过的类信息）。
当新创建对象时一般在新生代中分配内存空间，当新生代垃圾收集器回收几次之后仍然存活的对象会被移动到年老代内存中，当大对象在新生代中无法找到足够的连续内存时也直接在年老代中创建。新生代：朝生夕灭的对象（例如：方法的局部变量等）。新生代和老年代都在java堆，永久代在方法区。

现在，我们来看看分代收集算法是如何针对堆内存进行回收的。

• java堆对象的回收：
  java堆对象即新生代对象。
  新生代：采用复制算法，研究表明，新生代中98%的对象是朝生夕死的短生命周期对象，所以不需要将新生代划分为容量大小相等的两部分内存，而是将新生代分为Eden区，Survivor from和Survivor to三部分，其占新生代内存容量默认比例分别为8：1：1，其中Survivor from和Survivor to总有一个区域是空白，只有Eden和其中一个Survivor总共90%的新生代容量用于为新创建的对象分配内存，只有10%的Survivor内存浪费，当新生代内存空间不足需要进行垃圾回收时，仍然存活的对象被复制到空白的Survivor内存区域中，Eden和非空白的Survivor进行标记-清理回收，两个Survivor区域是轮换的。
  新生代中98%情况下空白Survivor都可以存放垃圾回收时仍然存活的对象，2%的极端情况下，如果空白Survivor空间无法存放下仍然存活的对象时，使用内存分配担保机制，直接将新生代依然存活的对象复制到年老代内存中，同时对于创建大对象时，如果新生代中无足够的连续内存时，也直接在年老代中分配内存空间。
  Java虚拟机对新生代的垃圾回收称为Minor GC，次数比较频繁，每次回收时间也比较短。
  使用java虚拟机-Xmn参数可以指定新生代内存大小。
  
  堆大小=新生代+老年代，新生代与老年代的比例为1：2，新生代细分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，分别被命名为from和to。老年代中使用“标记-清除”或者“标记-整理”算法进行垃圾回收，回收次数相对较少，每次回收时间比较长。当新生代中无足够空间为对象创建分配内存，年老代中内存回收也无法回收到足够的内存空间，并且新生代和年老代空间无法在扩展时，堆就会产生OutOfMemoryError异常。java虚拟机-Xms参数可以指定最小内存大小，-Xmx参数可以指定最大内存大小，这两个参数分别减去Xmn参数指定的新生代内存大小，可以计算出年老代最小和最大内存容量。
• 方法区对象回收：
  方法区对象即永久代对象。
  永久代指的是虚拟机内存中的方法区，永久代垃圾回收比较少，效率也比较低，但也必须进行垃圾回收，否则永久代内存不够用时仍然会抛出OutOfMemoryError异常。永久代垃圾回收比较少，效率也比较低，但是也必须进行垃圾回收，否则会永久代内存不够用时仍然会抛出OutOfMemoryError异常。
  永久代也使用标记-整理算法进行垃圾回收，java虚拟机参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize可以设置永久代的初始大小和最大容量。