听说你也想知道_Java垃圾回收算法

今天就跟你一块知道知道垃圾回收算法

内容参考《深入理解Java虚拟机》

要谈垃圾回收，首先我们得知道究竟谁是垃圾？

垃圾回收主要关注的是堆中的内存，而堆中存放的是各种各样的的对象实例，也就是说，我们要找到那些已经“死掉”的对象，怎么判断对象死没死呢，有一种非常简单理解的算法—引用计数算法

给对象添加一个引用计数器，每有一个地方引用他，就+1，引用失效就-1，计数器是0了的对象就是一个不可在被使用的对象。实现简单，判定效率也很高，但是他存在循环引用的问题，比如说

public class ReferenceCountingGc{
    public Object instance = null;
    //还有开一个数组占空间，看GC日志用的代码，就写了
}

public static void testGC(){
    ReferenceCountingGc objA = new ReferenceCountingGc();
    ReferenceCountingGc objB = new ReferenceCountingGc();
    objA.instance = objB;
    objB.instance = objA;
}

除此之外，没有其他的引用，那么这两个对象已经不能再被访问了，但是他们互相引用对方，引用计数器不会成0，所以GC收集器就不会回收他们

可达性分析算法
就是画一个树，从GC Root作为起始点，从这些节点开始向下搜索，如果一个对象没有任何的引用链能到GC Root，那么它就被判定为可回收的对象

一般来说，有以下几种可作为GC Root的对象
1、虚拟机栈中引用的对象
2、方法区中类静态属性引用的对象
3、方法区中常量引用的对象
4、本地房发展中JNI引用的对象

垃圾收集算法

确定了垃圾之后，就要开始想用什么办法去收集这些垃圾。说深了我也不懂，也是简单的记录一下这几种算法的思想

1、标记—清除算法

跟他的名字一样，思想也非常简单，首先标记出来所有需要被回收的对象，标记完之后统一的进行回收所有被标记了的对象。

算法最主要的不足体现在
1、效率问题
2、空间问题（清楚之后产生很多不连续的内存碎片，可能会在需要分配较大对象的时候无法找到足够的连续的内存，不得不提前触发另一次垃圾收集）

2、复制算法
将可以用的内存分成两块，每次使用其中的一块，用完之后对这个区域进行垃圾回收，将这部分存活的对象赋值到另外一块上面，然后对这整个半块区域回收

灰色为存活的对象，黑色是待清理的对象，这个时候，把左半边的存活的对象，复制到右半边，然后对整个左半边进行回收

当然，这种算法也存在问题，将内存缩小了一半也未免太高了。

但是新生代中的对象98%都是朝生夕死，所以不用按1:1的比例来划分内存区域
将内存分成一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间

每次使用Eden和其中一块Survivor，回收的时候将存活的对象放到令一块Survivor空间上，然后清理掉之前用的那一块Survivor和Eden。

HotSpot虚拟机默认的比例大小是8:1也就是每次新生代可以使用的内存空间是容量的90%。当然也不能保证存活的对象在剩下的10%空间中就一定能存放，这个时候，如果空间不够用，就需要依赖其他内存（老年代）进行分配担保

如果存活的对象太多了，这个算法也就显得效率有点低了，于是我们有

3、标记—整理算法

跟标记—清除算法一样，先进行标记，不过不是标记之后清除，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界之外的内存

黑色是被标记，等待清理的内存

分代收集

刚才也提到了新生代和老年代，其实就是按对象存活的周期划分一下，存活时间较短就是在新生代，存活时间比较长就是在老年代，根据不同的特点采取不同的垃圾收集算法。

前面只是说了一些算法的基本思想，但是在好好想想也会出现许多的问题

枚举根节点
很多应用，光方法区动辄数百兆，挨个检查必然消耗太多的时间，这个分析工作必须是在分析的过程中，对象的引用关系不能再继续不断的变化

虚拟机是有办法直接知道哪些地方存放着对象的引用，在HotSpot的实现中，是用一组OopMap的数据结构来达到这个目的，类加载的时候他就把对象什么偏移量上是什么类型的数据计算出来，编译过程中，也会在特定的位置记录下栈和寄存器中那些位置是引用

安全点
也不是为每一条指令都生成了OopMap，只是在特定的位置记录的这些信息，那么这些特定的位置就称为安全点。程序执行时并非在所有的地方都能停顿下来开始GC，只有到达安全点的时候才能暂停。

下面，如何在GC调用的时候让所有线程都跑到安全点然后停顿呢？
1、抢先式中断
GC开始的时候，先把所有的线程都中断，然后看谁没到安全点，就让他恢复，继续跑到安全点上；现在几乎没有虚拟机是用这种方式

2、主动式中断
GC需要中断线程，不对线程操作，而是设置一个标志位，线程主动去轮询这个标志，发现中断标志位真的时候就自己中断挂起，轮询标志的地方和安全点是重合的，也就是说在安全点的时候才回去轮询

安全区域

还有一种特殊情况上面没有考虑到，就是这个线程当前处于阻塞状态，他没办法相应请求，跑到安全的地方去中断挂起，JVM也不大可能等待线程被重新分配CPU时间，这时候就需要设置安全区域来解决

安全区域是说在一段代码片段中，引用关系不会发生变化。在这个区域的任意地方开始GC都是安全的。在线程执行到Safe Region中的代码的时候，标识自己进入了Safe Region，当发起GC的时候，就不用管标识自己为Safe Region的线程了， 在线程要离开Safe Region的时候，首先检查系统是不是已经完成了根节点的枚举，如果完成了，就继续执行；如果还没完成就停下等待完成的信号，然后继续执行。

关于收集器的东西，下次再写