Java之GC（垃圾收集）相关内容整理

在Java语言中，内存这一块的内容一般是由虚拟机来管理的，开发者无需自己手动操作管理。所以像GC垃圾收集之类的操作都是由虚拟机自动执行的。

什么是GC（Garbage Collection）?为什么要进行GC操作？GC收集的垃圾其实就是内存，当某块内存存储的对象不再被使用时，就有必要回收这块内存，否则将会导致内存泄漏（无用资源没有被回收），进而导致内存溢出（内存不够用）。

 

关于GC需要了解的三件事：1.哪些内存需要被回收？2.什么时候回收？3.怎么回收？

一：哪些内存需要被垃圾收集器关注回收

        我们知道java内存被分为五个部分，其中线程独有的有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。这三个部分的内存区域的内存分配和回收都具备确定性，不需要过多考虑回收问题，因为方法结束或者线程结束时内存就会自动跟着被回收了。所以垃圾收集器关注回收的是线程共有的内存部分：堆和方法区。

很多人认为方法区（在HotSpot中用了永久代来表述）是没有垃圾回收的，Java虚拟机规范也说过可以不要求虚拟机在方法区进行垃圾回收，这是因为方法区内垃圾回收的性价比很低，方法区回收的内容主要为废弃常量和无用的类。废弃常量就是没有被引用的常量；无用的类需要满足三个条件：1.在堆中不存在该类的任何实例。2.加载该类的ClassLoader已经被回收。3.该类对应的Class对象没有在任何地方被引用。（方法区的垃圾回收不是必须的，所以下面主要讲堆中的内存回收）

 

二：什么时候进行内存回收？

当堆中的对象没有再被任何变量引用时，这时候可以说这个对象已经死了，就可以进行内存回收了。常用的判断对象是否可被回收的两种方法有：1.引用计数法。2.可达性分析法。

1、引用计数法：

通过给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用了这个对象，计数器值加1，当某个地方不再引用这个对象，计数器值减1，当计数器为0时这个对象就是不再被引用的，此时就可以进行内存回收了。这个方法有一个缺点，假如两个对象之间相互引用，除此之外再无任何引用，实际上这两个对象已经不会再被访问了，但是因为它们互相引用着对方，就导致两个对象内存无法被回收。

2、可达性分析法：

该方法将对象看作一个个节点，其中存在一些根节点。节点之间如果有引用关系的话就连接起来，最后组成了一个个图，倘若某个图里没有根节点，就认为这个图里的所有节点对象都是可回收的。可以作为根节点的对象有：1.虚拟机栈中引用的对象。2.方法区中静态成员（包括成员变量和成员方法）引用的对象。3.方法区中常量引用的对象。4.本地方法栈中Native方法引用的对象。具体如图所示（网上盗用一张图）：

 

三：怎么回收？

垃圾回收算法一般有三种方法：1.标记-清除算法。2.复制算法。3.标记-整理算法。

1.标记-清除算法：

标记清除算法首先标记出需要被回收的对象，在标记完之后统一回收。这种方法有两个缺点：1.标记和清除过程的效率不高。2.清除之后没有进行内存整理，会导致产生许多不连续的内存碎片，内存碎片太多可能会导致需要给较大对象分配内存时连续内存不够，从而提前触发下一次内存回收。具体如下图（懒得画了，再盗用图吧）：

2.复制算法：

由于第一种方法的效率不高，所以提出了复制算法。该算法将内存区域分为两块内存块A和B，一次只使用其中一块（假如A），当进行垃圾回收时将存活的对象复制到另一个内存块上（内存块B），然后再将内存块A清理掉。这种方法在新生代具有很高的效率，因为新生代中的对象存活时间很短，内存回收时需要复制的对象比较少。但是在存活对象较多的老年代就不适合。另外这种方法需要额外内存空间，以防复制时存活对象过多，导致另一块内存块无法将复制对象全部存储。具体如下图：

3.标记-整理算法：

由于第二种方法只适合用于新生代，在老年代存活对象较多时效率将会变得很低（需要复制很多存活对象），所以提出了标记-整理方法。该方法跟标记-清除算法很类似，但是具有内存块整理功能，在清除掉可回收对象的内存时，会将剩余的存活对象转移到内存块的一端，并将剩下的内存清除。具体如图所示：