1. 概述

在Java內(nèi)存區(qū)域里講了Java的內(nèi)存運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)域分為如下5個部分

程序計數(shù)器(Program Counter)
虛擬機(jī)棧(Virtual Machine Stack)
本地方法棧(Native Method Stack)
堆(Heap)
方法區(qū)(Method Area)

其中前三個數(shù)據(jù)區(qū)域隨著線程的啟動而創(chuàng)建，終止而銷毀，這三個區(qū)域的內(nèi)存回收具有確定性，不需要過多考慮回收問題。所以JVM的垃圾回收機(jī)制的注意力就集中于堆和方法區(qū)，其中對堆的GC性價比是最高的，一般可以回收70%~95%的空間。

2. GC過程

首先討論的是對堆的GC，在這之前我們應(yīng)該知道要進(jìn)行垃圾回收的步驟應(yīng)該是

知道哪些對象需要回收？

用什么方式去回收？

判斷對象的存活

針對第一個問題我們得確定堆中對象的“存活”，一個對象的“存活”其實就是能否通過任何途徑使用該對象，下面通過一段Code看下就明白：

public class Main{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        a = null;
    }
}

在這段Code里面，一開始創(chuàng)建一個A類型的對象，變量a持有這個對象的引用，接著a被賦值為null后。從此就無法通過任何變量來使用這個對象了，那么這個對象也就是所謂的“死亡”了，而GC的就是這些對象。接下來有兩種方法可以找出堆中存活和死亡的對象。

引用計數(shù)法(Reference Counting)

給每一個對象添加一個引用計數(shù)器，每當(dāng)對象被引用，就對該對象的引用計數(shù)器加一，當(dāng)引用失效時引用計數(shù)器就減一。直到對象的引用計數(shù)器為0時該對象就是已死亡，可被GC。這種方法看起來簡單高效，但JVM卻沒有使用它來判斷對象的存活，原因是它很難解決對象之間相互引用的問題。還是來一段Code看下：

public class Main{
    public static void main(String[] args){
        A a = new A();
        B b = new B();

        a.ref = b;
        b.ref = a;

        a = null;
        b = null;
    }
}

在這段Code中，a和b兩個引用最后都null，也就是無法通過它們來使用一開始創(chuàng)建的兩個對象，雖然這樣它們卻無法回收，原因是創(chuàng)建的兩個對象相互引用導(dǎo)致兩個對象的引用計數(shù)器都不為0。所以也就有了第二種方法（可達(dá)性分析）來解決這個問題。

可達(dá)性分析算法(Reachability Analysis)

把堆中所有對象當(dāng)成一幅有向圖中的所有點(diǎn)，對象之間的引用構(gòu)成了點(diǎn)與點(diǎn)的之間的路徑。接著從一系列被稱為GC Roots（一些被引用的對象）的點(diǎn)出發(fā)遍歷整個圖，圖中所有可以到達(dá)的點(diǎn)都是存活的對象，而那些不可到達(dá)的點(diǎn)則為死亡對象，將被GC。
可充當(dāng)GC Roots的對象有下面幾種：

虛擬機(jī)棧中棧幀中本地變量表中變量引用的對象
本地方法棧中本地的方法引用的對象
方法區(qū)中類靜態(tài)變量引用的對象
方法區(qū)中常量引用的對象

垃圾回收算法

解決完第一個問題（判斷對象的存活）后，就可以去回收這些對象占用的內(nèi)存了，至于怎么回收這些內(nèi)存，有下面幾種算法：

標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)

標(biāo)記-清除算法如同它的名字一樣，有標(biāo)記和清除兩個階段。其中的標(biāo)記階段就是上面說到的確定對象的存活階段，確定了要回收的對象后就回收死亡的對象，存活的對象留在原地。標(biāo)記清除算法是最基礎(chǔ)的回收算法，它有兩個缺點(diǎn)：

標(biāo)記和清除階段效率都不高
清除之后內(nèi)存會產(chǎn)生大量不連續(xù)的碎片，導(dǎo)致分配大內(nèi)存對象困難

標(biāo)記清除算法

復(fù)制算法(Copying)

復(fù)制算法將內(nèi)存分為大小相等的兩塊，每次只使用一塊，待這塊內(nèi)存用完，將這一塊上存活的對象復(fù)制到另一塊上，再把存在垃圾對象的那一塊占用的內(nèi)存一次清掉。這樣做效率高的原因是存活的對象遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于死亡的對象，從而只需復(fù)制少量的存活對象。

復(fù)制算法

復(fù)制算法解決了標(biāo)記-清除算法的清除階段效率低的問題和碎片問題但卻使可用內(nèi)存減少一半。其實有個辦法可以解決這個問題：

IBM公司的專業(yè)研究表明新生代中的對象98%是“朝生夕死”的，所以并不用按照1:1來劃分空間，而是將內(nèi)存分為3塊。一塊80%大小的Eden空間和兩塊10%大小的Survivor空間，每次使用一塊Eden和一塊Survivor，當(dāng)需要回收時，將使用中的Eden和Survivor上的存活對象復(fù)制到另一塊Survivor上，最后直接清理使用過的Eden和Survivor的內(nèi)存空間。這樣就使得空間的利用率達(dá)到90%。但如果存活的對象超過10%的話，Survivor的空間就不夠用了，這時就需要依賴?yán)夏甏M(jìn)行分配擔(dān)保。

標(biāo)記整理算法(Mark-Compact)

相比于復(fù)制算法，標(biāo)記整理算法使用與適用于老年代這種對象存活率高的區(qū)域。標(biāo)記整理和標(biāo)記清除很相似，前面的標(biāo)記步驟都一樣，不一樣在標(biāo)記整理在清除前多做了整理步驟讓存活的對象向一端移動，最后在清除掉端邊界以外的內(nèi)存。

標(biāo)記整理算法

分代收集算法(Generational Collection)

因為現(xiàn)在的商用JVM的垃圾回收都采用分代收集算法，所以一般把堆內(nèi)存劃分為新生代和老年代。剛創(chuàng)建的對象存在于新生代中，當(dāng)有一些對象經(jīng)歷垃圾回收達(dá)到一定次數(shù)還存活下來的話，這些對象將進(jìn)入老年代，所以老年代里的對象每次GC存活率都很高。因此針對于新生代和老年代對象的不同存活率，可以分別采取不同的垃圾回收算法，對于對象存活率低的新生代采用復(fù)制算法，而對于對象存活率高的老年代采用標(biāo)記清除或標(biāo)記整理算法。

以上介紹的是關(guān)于堆中的GC，下面來說下方法區(qū)的GC。

方法區(qū)的GC

方法區(qū)在HotSpot虛擬機(jī)中是永久代，相比于堆中的新生代和老年代，永久代進(jìn)行垃圾回收的性價比更低。
方法區(qū)的垃圾回收主要回收廢棄常量和無用的類，其中常量來自于方法區(qū)的常量池，包括字面值常量和符號引用?；厥粘Ａ扛厥斩阎袑ο蠓浅ｎ愃?，以字面值常量為例，如果不存在其他對象引用該字面值常量，如果發(fā)生GC且有必要的話，該字面值常量會被回收。對于無用的類的判斷比較苛刻，必須同時滿足下列三個條件：

該類的所以實例都被回收
加載該類的類加載器已經(jīng)被回收
該類對應(yīng)的Class對象沒有在任何地方被引用

不過也可以滿足了上面的三個條件也不進(jìn)行回收，可以通過設(shè)置虛擬機(jī)參數(shù)來控制回收。

3. 內(nèi)存分配策略

對象優(yōu)先在 Eden 分配
對象優(yōu)先在新生代的 Eden 區(qū)分配，當(dāng) Eden 區(qū)空間不夠時，執(zhí)行Minor GC
大對象直接進(jìn)入老年代
設(shè)置 -XX:PretenureSizeThreshold 參數(shù)，大于該參數(shù)的值的對象直接在老年代分配，避免在 Eden 區(qū)和 Survivor 區(qū)之間的大量內(nèi)存復(fù)制
長期存活的對象進(jìn)入老年代
對象頭的Mark word擁有一個存儲分代年齡字段，每經(jīng)歷一次 Minor GC 存活下來該年齡字段加1，直到該年齡超過 XX:MaxTenuringThreshold 設(shè)置的值（默認(rèn)15），則移動到老年代。
動態(tài)對象年齡判定
若 Survivor 區(qū)中同年齡所有對象大小總和大于 Survivor 空間一半，則年齡大于等于該年齡的對象可以直接進(jìn)入老年代。
空間分配擔(dān)保
在發(fā)生 Minor GC 之前，JVM 先檢查老年代最大可用連續(xù)空間是否大于新生代所有對象大小，成立的話 Minor GC 確認(rèn)是安全的，則進(jìn)行Minor GC；否則如果 HandlePromotionFailure 設(shè)置的值為true并且老年代最大可用連續(xù)空間大于歷次晉升到老年代對象的平均大小，則進(jìn)行 Minor GC，否則進(jìn)行 Full GC。

4. Minor GC 與 Full GC

觸發(fā)條件

Minor GC：當(dāng) Eden 區(qū)空間滿時，就將觸發(fā) Minor GC
Full GC：
- 調(diào)用 System.gc() 大多情況下回觸發(fā)Full GC，通過 -XX:+ DisableExplicitGC 來禁止 RMI 調(diào)用System.gc()。
- 老年代空間不足
- 空間分配擔(dān)保失敗
- JDK 1.7 及以前的永久代空間不足

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JVM垃圾回收機(jī)制(Garbage Collection)

JVM垃圾回收機(jī)制(Garbage Collection)

1. 概述

2. GC過程