一、判断对象是否可以回收垃圾回收常见算法
自动化的管理内存资源，垃圾回收机制必须要有一套算法来进行计算，哪些是有效的对象，哪些是无效的对象，对于无效的对象就要进行回收处理。
常见的垃圾回收算法有：引用计数法、标记清除法、标记压缩法、复制算法、分代算法等。
1. 引用计数法
引用计数是历史最悠久的一种算法，最早George E. Collins在1960的时候首次提出，50年后的今天，该算法依然被很多编程语言使用
原理
- 如果一个对象被引用了，则它的引用计数加一
- 当引用计数为0时，则可以作为垃圾回收
优点：
- 实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数器是否为0，就可以直接回收。
- 在垃圾回收过程中，应用无需挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报outofmember错误。
- 区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。
缺点：
- 每次对象被引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。
- 浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时，进行计数器的统计。
- 无法解决
循环引用问题。（最大的缺点）
什么是循环引用？
弊端：循环引用
如下图所示：
- 这两个对象的引用计数都为1
- 但是这两个对象都没有在使用，也无法进行垃圾回收，造成内存泄漏
如下面代码所示
class TestA {
public TestB b;
}
class TestB {
public TestA a;
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
TestA a = new TestA();
TestB b = new TestB();
a.b = b;
b.a = a;
a = null;
b = null;
}
}
虽然a和b都为null，但是由于a和b存在循环引用，这样a和b永远都不会被回收
如下图所示
2. 可达性分析算法
- 从GCroot对象作为起始点，向下搜索，搜索的路径称为引用链
- 如果一个对象到GCroot中没有任何一条引用链，则认为该对象死亡
可以作为GCroot的对象
- 虚拟机栈中的
本地变量表中引用的对象 - 方法区
类静态属性引用的对象 - 方法区
常量引用的对象 - 本地方法栈中
本地方法引用的对象
引用
参考：https://blog.csdn.net/qq_43040688/article/details/105007748
回收方法区
- 方法区的对象回收效率很低，主要回收废弃常量和无用的类
- 无用的类有：Java堆没有该类的实例；加载该类的ClassLoader已经被回收；没有被反射
- 注：在大量使用反射、动态代理等场景时，需要虚拟机具备类卸载的功能，防止方法区溢出。
二、垃圾收集算法
1. 标记-清除法
标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。
- 标记：从根节点开始标记引用的对象。
- 清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象，可以被清理。
原理
- 确定一系列
根对象，指那些肯定不能被当做垃圾回收的对象 - 在进行垃圾回收时，会对所有对象进行扫描，判断这些对象是否被根对象直接或间接的引用，如果是，则这个对象不能回收，反之可以被回收
- Java 虚拟机中的垃圾回收器采用可达性分析来探索所有存活的对象
- 扫描堆中的对象，看是否能够沿着 GC Root对象 为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以回收
参考下图：
这张图代表的是程序运行期间所有对象的状态，它们的标志位全部是0（也就是未标记，以下默认0就是未标记，1为已标记），假设这会儿有效内存空间耗尽了，JVM将会停止应用程序的运行并开启GC线程，然后开始进行标记工作，按照根搜索算法，标记完以后，对象的状态如下图
可以看到，按照根搜索算法，所有从root对象可达的对象就被标记为了存活的对象，此时已经完成了第一阶段标记。接下来，就要执行第二阶段清除了，那么清除完以后，剩下的对象以及对象的状态如下图所示
可以看到，没有被标记的对象将会回收清除掉，而被标记的对象将会留下，并且会将标记位重新归0。接下来就不用说了，唤醒停止的程序线程，让程序继续运行即可。
优点：
- 可以看到，标记清除算法解决了引用计数算法中的
循环引用的问题，没有从root节点引用的对象都会被回收。
缺点：
- 效率较低，标记和清除两个动作都需要
遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序，对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。 - 通过标记清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落，所以清理出来的内存是不连贯的
如下图所示：
标记
清除
可以看出碎片化很严重，这是其最大的缺点
为什么不能边运行，边标记？
- 因为标记和清理的过程是遍历全部对象
- 如果代码没有停止运行，就无法梳理所有的对象关系，此时的标记和清除是不准的，所以必须
停止应用程序
2. 标记压缩算法
标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。
原理
优点：
同标记清除算法，解决了标记清除算法的碎片化的问题
缺点：
标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有有一定的影响
3. 复制算法
- 复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收。
- 如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合。
如下图所示：
标记
复制
清除
交换角***r>
JVM中年轻代内存空间
- 在Minor GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。（默认Eden为80%，From为10%）
- 紧接着进行Minor GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。（默认15）
- 经过这次Minor GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。
- Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。
优点：
- 在垃圾对象多的情况下，效率较高
- 清理后，内存无碎片
缺点：
- 在垃圾对象少的情况下，不适用，如：老年代内存
- 分配的2块内存空间，在同一个时刻，只能使用一半，内存使用率较低
4. 分代算法
- 前面介绍了多种回收算法，每一种算法都有自己的优点也有缺点，谁都不能替代谁，所以根据垃圾回收对象的特点进行选择，才是明智的选择。
- 分代算法其实就是这样的，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代适合使用复制算法，老年代适合使用标记清除或标记压缩算法。
- 对象首先分配在伊甸园区域
- 新生代空间不足时，触发 minor gc，伊甸园和 from 存活的对象使用 copy 复制到 to 中，存活的对象年龄加 1并且交换 from to
- minor gc 会引发 stop the world，暂停其它用户的线程，等垃圾回收结束，用户线程才恢复运行
- 当对象寿命超过阈值时，会晋升至老年代，最大寿命是15（4bit）
- 当老年代空间不足，会先尝试触发 minor gc，如果之后空间仍不足，那么触发 full gc，STW（ stop the world）的时间更长
哪些对象可以作为GC Root?
可以利用eclipse提供的Memory Analyzer(MAT).
/** * 演示GC Roots */
public class Demo2_2 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
List<Object> list1 = new ArrayList<>();
list1.add("a");
list1.add("b");
System.out.println(1);
System.in.read();
list1 = null;
System.out.println(2);
System.in.read();
System.out.println("end...");
}
}
利用 jmap -dump:format=b, live,file=1.bin xxxx抓取堆内存的快照
- format：文件类型，b代表2进制文件
- live：代表只抓取没有被垃圾回收的对象
- file：存储的路径
- xxxx：进程id
分为四类：
- System Class：系统加载类，是核心的类对象
- Native Stack : 操作系统调用时引用的java对象
- Thread ：活动的线程，线程中栈帧内的对象，局部变量或方法参数引用的对象
- Busy Monitor ：加锁的对象
京公网安备 11010502036488号