JVM --- 垃圾回收机制

前言：

1、JVM内存五大结构：方法区、Java堆、Java栈、本地方法栈、程序计数器
2、其中程序计数器、Java栈和本地方法栈三个区域是线程私有的，随线程启动和销毁。
3、Java堆、方法区这两部分内存的回收是动态的，是垃圾回收需要关注的。

---

一、判断对象是否存活

Java堆中存放着几乎所有的对象实例，垃圾回收器在进行垃圾回收前，要先判断这些对象是否存活，判断存活有以下方法：

1、引用计数法

（1）给对象增加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器+1；当引用失效时，计数器-1；任何时刻计数器为0对象就是不能再引用的，即对象已“死”。
（2）任何引用计数器为0的对象实例都可以进行垃圾回收，当一个对象实例被回收时，他引用的所有对象实例引用计数器都-1。
优点：引用计数器可以很快执行，对程序无需长时间打断
缺点：无法检测出循环引用

2、可达性分析算法

（1）将所有引用关系看作一张图，从一个结点GCRoot开始，寻找对应的引用结点，找到后继续寻找这个结点的引用结点。当所有的引用结点寻找完毕后，剩余结点就被认为时没有被引用的结点，即无用结点，判定为可回收对象。
（2）GCRoot对象包含：
a. Java栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
b. 方法区中静态属性引用的对象
c. 方法区中常量引用的对象
d. 本地方法栈（native方法）引用的对象
注：要宣告一个对象的真正死亡，至少要经历两次标记过程

二、回收方法区

1、方法区的垃圾回收主要回收两部分内容：废弃常量、无用类。
2、 回收废弃常量和回收Java堆中的对象非常相似，以常量池中字面量回收为例：

字符串“abc”已经进入常量池中，但是当前系统没有任何一个String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用这个字面量。
如果此时发生GC并且有必要的话，这个“abc”常量会被系统清理出常量池。

3、判定一个类是否为"无用类"会相对复杂，需要同时满足以下三个条件：

• 该类的所有实例都已经被回收（即Java堆中不存在任何该类的实例）
• 加载该类的ClassLoader已被回收
• 该类对应的class对象没有在任何地方被引用，无论在任何地方通过反射访问该类方法

三、垃圾回收算法

1、标记-清除算法

（1）从根集合开始扫描，对存活的对象进行标记。标记结束后，再扫描整个空间中未被标记的对象，进行垃圾回收。
（2）缺点：

• 效率问题：标记和清除这两个过程效率都不高
• 空间问题：标记清除后产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能导致在程序中需要分配较大对象时，无法找到足够大的连续空间而触发再一次GC。

2、标记-复制算法

（1）解决了标记-清除的效率问题。
（2）将可用内存按容量划分为大小相等的两块A、B，每次只使用其中一块A。当这块内存A需要进行垃圾回收时，会将此A区域还存活的对象复制到另一块区域B中。然后再把A区域全部清理。
（3）优缺点：

• 优点： 每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时不需要考虑内存碎片，只需要移动堆顶指针，按需分配即可。实现简单，运行高效。
• 缺点：将可使用的内存空间缩减为原来一半，空间变少。如果存活对象过多，则效率大大降低。

3、标记-整理算法

（1）为了解决复制移动算法的缺陷，充分利用空间而提出的。
（2）标记过程就是扫描，对存活对象进行标记，让所有的存活对象向一端移动，然后直接清理掉端界以外的内存。

4、分代收集算法

（1）分代收集算法时目前大部分JVM的垃圾回收器采用的算法，其核心思想是：根据对象的存活生命周期将内存划分为若干个不同的区域。
（2）Java一般将堆区划分为年轻代和老年代，将方法区划分为永久代。

• 年轻代：新创建的对象都存放在这里，因为年轻代会频繁的进行GC处理。JVM在年轻代采用的是标记-复制算法，先标记出存活的实例，然后清除掉无用实例。将存活的实例根据年龄（每个实例经过一次GC年龄+1）拷贝到不同的年龄代。
• 老年代：老年代是经历了N次垃圾回收后仍然存活的对现象。其中N由JVM的参数决定。这块内存区域一般大于年轻代，GC发生的次数也比年轻代要少。
• 永久代：用于存放静态文件，如Java类、方法等，为方法区。

---

面试题：
请问了解 Minor GC 和 Full GC 吗？这两种GC有什么不一样？
答：（1）Minor GC又称新生代GC，指发生在新生代的垃圾回收。因为Java对象大多具备朝生夕灭的特性，所以Minor GC非常频繁，一般回收速度也较快。
（2）Full GC又称老年代GC，指发生在老年代的垃圾收集。