Java垃圾回收（一）

我们知道，在Java中内存管理是委托给虚拟机的（JVM），不像C或C++，需要手动申请及释放内存。 内存管理就涉及到内存分配和垃圾回收两个主题，前者可以参阅Java内存模型及内存分配原则，后者是本文的主要内容。
JVM在进行垃圾回收时，要解决以下三个问题：

• 哪些对象需要回收，即判断对象存活还是死亡。
• 什么时候进行回收，即垃圾回收的触发条件。
• 如何进行回收，即垃圾回收算法及垃圾收集器。

哪些对象需要回收

确定哪些对象还存活，也就是确定对象是否还被引用，最简单的做法就是为每个对象加一个引用计数器，被引用时计数器加一， 引用失效时计数器减一，为零时即认定对象死亡,这就是引用计数。

引用计数算法实现简单，判定效率高，但无法解决对象间循环引用的问题，因而在JVM中不使用引用计数来判定对象是否存活， 而是使用可达性分析法进行判断。

可达性分析法是选定一批对象作为GC Roots，以此为起点向下搜索，如果一个对象与GC Roots之间 不可达，则该对象可以被回收,有效的解决了循环引用的问题。

Java中GC Roots般包含以下几种对象：

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI引用的对象

什么时候进行回收

垃圾回收按照回收区域一般分为Partial GC和Full GC。

• Partial GC：不回收整个GC堆
  • Minor GC: 当年轻代eden区满时触发。
  • Major GC: 触发Major GC的情况有两种：
    1. CMS中老年代使用量超过设置的值（-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=)
    2. CMS中基于近期历史，维护一个预估值，预估离下一次老年代将要耗尽所剩的时间，在耗尽前进行一次Major GC。
  • Mixed GC: G1收集器独有，回收新生代和部分老年代。
• Full GC:
  1. 永久代空间不足。
  2. System.gc()
  3. CMS中发生Concurrent Mode Failure后会使用serial collector进行一次Full GC。
  4. 老年代空间不足。

（老年代空间不足的情况如图4种）

如何进行回收

垃圾回收算法

• 标记清除: 标记对象”已死”后，清除”已死”对象。
  • 弊端: 产生不连续碎片，标记及清除两个过程效率都不高。
• 复制：内存划分为大小相等两块，每次使用一块，复制还存活的对象到另一块，再一次性清除已使用的内存块。
  • 弊端: 可用内存缩小为一半，对象存活率高时复制操作很多。
• 标记整理: 类同标记清除，标记后将存活对象移向一端，然后清理端边界之外的内存。
  • 弊端: 需要移动对象。
• 分代算法: 根据对象存活周期将n内存划分为几块，根据各代特点选择最优算法。

Java中垃圾收集器基本都使用了分代算法，将内存分为新生代和老年代。对于新生代，一般采用复制算法，将新生代内存分为一块eden区， 两块同等大小Survivor区，gc时将存活对象复制到闲置的一块Survivor区。对于老年代，一般采用标记整理或标记清除算法。

垃圾收集器

在HotSpot JVM中实现了以下四种垃圾收集器：

• Serial Collector：
• Parallel Collector
• CMS (Concurrent Mark Sweep) Collector
• G1 (Garbage-First) Collector

如果按回收区域划分，可以将垃圾收集器分为以下七种：

参考资料

1. 引用计数
2. 垃圾回收
3. 《深入理解Java虚拟机》
4. Java Garbage Collection Basics
5. Concurrent Mark Sweep (CMS) Collector
6. Our Collectors

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