垃圾回收机制

一、如何判断一个对象是死亡的？

1.引用计数

在一个对象被引用时加一，被去除引用时减一，对于计数器为0的对象意味着是垃圾对象，可以被GC回收。

优点：

引用计数收集器执行简单，效率高，交织在程序运行中。对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。

缺点：

①难以检测出对象之间的循环引用。

②增加了程序执行的开销。

2.可达对象分析

从 GC Root 出发，所有可达的对象都是存活的对象，而所有不可达的对象都是垃圾。 当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时， 即该对象不可达，可被回收。

可以作为GC Roots的对象：

①虚拟机栈中局部变量引用的对象；

②本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）所引用的对象；

③方法区中静态变量和常量所引用的对象；

如图，对象实例1、2、4、6具有GC Roots可达性，也就是存活对象，不能被GC回收。 而对象实例3、5之间虽然连通，但并没有任何一个GC Roots与之相连，这便是GC Roots不可达的对象，就是GC需要回收的垃圾对象。

二、垃圾回收算法

如果一个对象不可能再被引用，那么这个对象就是垃圾，应该回收

1.标记清除算法

两个主要阶段：标记阶段、清除阶段。

标记阶段：垃圾收集器从一组根对象开始，遍历所有对象，通过引用计数或GC Root 引用分析标记所有存活的对象。

清除阶段：垃圾收集器回收所有未被标记的对象所占用的内存。

优点：

①实现简单，不需要对象进行移动

②对于新生代对象回收效果较好

缺点：

①效率问题‌：如果堆中包含大量对象，且大部分需要被回收，标记和清除效率会随着对象数量的增加而降低

②内存碎片：标记和清除过程会产生大量不连续的内存碎片，这些碎片会导致在分配大对象时需要更多的垃圾收集，增加了GC的频率。

2.标记整理算法

两个主要阶段：标记阶段、整理阶段。

标记阶段：遍历所有对象，通过GC Root 引用分析标记所有存活的对象。

整理阶段：将所有存活的对象压缩在内存的一边，之后清理边界外的所有空间。

优点：

解决了标记和清理算法存在的内存碎片问题。

缺点：

需要进行局部对象移动，一定程度上降低了效率。

3.复制算法

核心思想是将原有的内存空间分为两块，每次只使用一块。在GC时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，再交换两个内存块的角色，完成垃圾回收。

优点：

按顺序分配内存即可，实现简单、运行高效，不用考虑内存碎片。

缺点：

①可用的内存大小缩小为原来的一半

②对于存活率高的对象会频繁进行复制

4.分代收集算法

JDK8堆内存一般是划分为年轻代和老年代，默认比例通常是1:2，不同年代根据自身特性采用不同的垃圾收集算法。

①对于老年代的对象，因为存活率高，没有额外的内存空间。因此适合采用标记清理算法或者标记整理算法进行回收。而如果在老年代中使用复制算法，在极端情况下，老年代对象的存活率可以达到100%，那么我们就需要复制这么多个对象到另外一个内存区域，这个工作量是非常庞大的。

②对于新生代，每次GC时都有大量的对象死亡，只有少量对象存活。比较适合采用复制算法。这样只需要复制少量对象，便可完成垃圾回收，并且还不会有内存碎片。

在实际的 JVM 新生代划分中，并不是采用等分为两块内存的形式。而是划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间（from 区域、to 区域），其大小占比是8:1:1。

新对象会首先分配在Eden区，经历一次GC，Eden中的存活对象会被移动到from survivor区域，Eden区被清空；等Eden区满了，就再触发一次GC，Eden和from survivor中的存活对象又会被复制送入to survivor区域（这个过程非常重要，它保证了to survivor中来自Eden和from survivor两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生），接着Eden和from survivor区域清空，to survivor与from survivor交换角色，如此周而复始。

通过这种方式，内存的空间利用率达到了90%，只有10%的空间是浪费掉了。而如果通过均分为两块内存，其内存利用率只有 50%，两者利用率相差了将近一倍。