上一章我們介紹了Java內(nèi)存區(qū)域的作用，其中程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧3個(gè)區(qū)域隨線程而生，隨線程而滅，棧中的棧幀隨著方法的進(jìn)入與退出有條不紊的執(zhí)行著出棧和入棧的操作。其中每一個(gè)棧幀中分配多少內(nèi)存已經(jīng)在類結(jié)構(gòu)確定下來(lái)時(shí)就已知了。所以這幾個(gè)區(qū)域內(nèi)就不需要過(guò)多考慮回收的問(wèn)題，因?yàn)榉椒ńY(jié)束或者線程結(jié)束時(shí)，內(nèi)存自然就回收了。
所以垃圾收集器關(guān)注就是Java堆和方法區(qū)的內(nèi)存。
因?yàn)槲覀冎挥性诔绦蜻\(yùn)行期間才能知道會(huì)創(chuàng)建哪些對(duì)象，這部分內(nèi)存的分配和回收都是動(dòng)態(tài)的。
如何判斷對(duì)象是否需要收集？
堆中存放著幾乎所有的對(duì)象的實(shí)例。如何判斷是垃圾收集器的首要任務(wù)。
1.引用計(jì)數(shù)算法
這也是大家都了解的算法：給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它的時(shí)候，計(jì)數(shù)器值就+1，當(dāng)引用失效就-1，任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器為0的對(duì)象就是不可能在被使用的。
客觀的說(shuō)這十個(gè)不錯(cuò)的算法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而且判定效率高，但是至少主流的Java虛擬機(jī)里面沒(méi)有選用這個(gè)算法管理內(nèi)存，因?yàn)樗茈y解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問(wèn)題。
運(yùn)行結(jié)果證明，虛擬機(jī)并沒(méi)有因?yàn)檫@兩個(gè)對(duì)象互相引用就不回收他們，這也從側(cè)面分析出Java虛擬機(jī)并沒(méi)有應(yīng)用引用計(jì)數(shù)算法。
2.可達(dá)性分析算法
這個(gè)算法的基本思想就是通過(guò)一系列的成為“GC Roots”的對(duì)象左右起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下搜索，搜索所有過(guò)的路徑稱為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，則證明這個(gè)對(duì)象時(shí)不可用的，被判定為可回收對(duì)象。
在Java中，可作為GC Roots的對(duì)象包括以下幾種
1.虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象。
2.方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象。
3.方法區(qū)中常量引用的對(duì)象。
4.本地方法棧中本地方法引用的對(duì)象。
2.1 生存還是死亡
即使在可達(dá)性分析算法中不可達(dá)的對(duì)象，也并非是非死不可的。這時(shí)候只是進(jìn)入了“緩刑”階段，要宣告回收一個(gè)對(duì)象，至少要經(jīng)歷兩次標(biāo)記過(guò)程
1.對(duì)象進(jìn)行可達(dá)性分析后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有與GC Roots相連接的引用鏈，它會(huì)被標(biāo)記并進(jìn)行一次篩選。
2.篩選的條件是此對(duì)象是否有必要執(zhí)行 finalize() 的方法（當(dāng)對(duì)象沒(méi)有覆蓋 finalize() 方法或者該方法已經(jīng)被虛擬機(jī)調(diào)用過(guò)，則虛擬機(jī)認(rèn)為這兩種情況都是“沒(méi)有必要執(zhí)行”）
3.如果有必要執(zhí)行，該對(duì)象就會(huì)被放置在F-Queue隊(duì)列中，并在稍后由一個(gè)虛擬機(jī)自動(dòng)建立的、低優(yōu)先級(jí)的Finalizer線程去執(zhí)行。
4.（finalize() 方法是對(duì)象逃脫的最后一次機(jī)會(huì)。）稍后GC將對(duì)F-Queue中的對(duì)象進(jìn)行第二次小規(guī)模標(biāo)記，如果對(duì)象要拯救自己---------只要重新與引用鏈上的任何一個(gè)對(duì)象建立關(guān)聯(lián)即可。在第二次標(biāo)記時(shí)就會(huì)把它移除“即將回收”的集合。
3.垃圾收集算法?
3.1 標(biāo)記-清除算法
最基礎(chǔ)的收集算法就是“標(biāo)記-清除算法”，分為兩個(gè)階段：首先標(biāo)記處所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。
之所以說(shuō)它是最基礎(chǔ)的算法，是因?yàn)楹罄m(xù)的收集算法都是基于這種思路并對(duì)其不足進(jìn)行改進(jìn)而得到的。
它有兩個(gè)不足：一個(gè)是效率問(wèn)題，一個(gè)是空間問(wèn)題，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后過(guò)程中需要分配大對(duì)象時(shí)，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)領(lǐng)一次垃圾收集動(dòng)作。
3.2 復(fù)制算法
為了解決效率問(wèn)題，出現(xiàn)了“復(fù)制”算法，它可將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用一塊，當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另一塊上面，再把已經(jīng)使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉，這樣使得每次只對(duì)一半的區(qū)域進(jìn)行內(nèi)存回收。
優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、運(yùn)行高效，不需要考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況。
缺點(diǎn)：代價(jià)是將內(nèi)存縮小為了原來(lái)的一半，代價(jià)有點(diǎn)高：(
現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)都采用這種方法來(lái)回收新生代，將內(nèi)存分為一塊較大的 Eden 空間和兩塊較小的 Survivor 空間，每次使用 Eden 和其中一塊 Survivor 。當(dāng)回收時(shí)，將 Eden 和 Survivor 中還存活著的對(duì)象一次性地復(fù)制到另外一塊 Survivor 空間上，最后清理掉 Eden 和剛才用過(guò)的 Survivor 空間。（如果Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴其他內(nèi)存（老年代）進(jìn)行分配擔(dān)保）。
3.3 標(biāo)記-整理算法?
根據(jù)老年代的特點(diǎn)，提出了“標(biāo)記-整理”算法，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存。
4.內(nèi)存分配與回收策略
對(duì)象的內(nèi)存分配，往大方向講，就是在堆上分配，對(duì)象主要分配在新生代的 Eden 區(qū)上。
4.1 對(duì)象優(yōu)先在 Eden 分配
大多數(shù)情況下，對(duì)象在新生代 Eden 區(qū)中分配、當(dāng) Eden 區(qū)沒(méi)有足夠空間進(jìn)行分配時(shí)，虛擬機(jī)將發(fā)起一次 Minor GC。
Minor GC（新生代GC）：指發(fā)生在新生代的垃圾收集動(dòng)作，因?yàn)镴ava對(duì)象大多都具備朝生夕滅的特性，所以Minor GC非常頻繁，一般回収速度也比較快。
Major GC/Full GC（老年代GC）：指發(fā)生在老年代的GC，出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會(huì)伴隨至少一次的Major GC。Major GC的速度一般會(huì)比Minor GC慢10倍以上。
4.2 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代
所謂的大對(duì)象是指，需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的Java對(duì)象，最典型的大對(duì)象就是那種很長(zhǎng)的字符串以及數(shù)組。大對(duì)象對(duì)虛擬機(jī)分配來(lái)說(shuō)就是一個(gè)壞消息，經(jīng)常出現(xiàn)大對(duì)象會(huì)容易導(dǎo)致內(nèi)存還有不少空間時(shí)就提前觸發(fā)垃圾收集以獲取足夠的空間來(lái)“安置”它們。
4.3 長(zhǎng)期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代
既然虛擬機(jī)采用了分代收集的思想來(lái)管理內(nèi)存，那么內(nèi)存回收時(shí)就必須能識(shí)別哪些對(duì)象應(yīng)放在新生代，哪些放在老年代中。為了做到這一點(diǎn)，虛擬機(jī)給每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)對(duì)象年齡（Age）。如果對(duì)象在Eden曲出生并警告過(guò)第一次MinorGC后仍然存活，并且能夠被Survivor容納的話，將被移動(dòng)到Survivor空間中，并且對(duì)象年齡設(shè)為1。每熬過(guò)一次MinorGC，年齡就增加一歲，當(dāng)年齡到一定程度時(shí)（默認(rèn)為15），就會(huì)晉升到老年代中。
摘自《深入理解Java虛擬機(jī)》第二版
