垃圾檢測、回收算法

垃圾收集器一般必須完成兩件事：檢測出垃圾；回收垃圾。怎么檢測出垃圾？一般有以下幾種方法：

引用計(jì)數(shù)法：給一個(gè)對象添加引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有個(gè)地方引用它，計(jì)數(shù)器就加1；引用失效就減1。

好了，問題來了，如果我有兩個(gè)對象A和B，互相引用，除此之外，沒有其他任何對象引用它們，實(shí)際上這兩個(gè)對象已經(jīng)無法訪問，即是我們說的垃圾對象。但是互相引用，計(jì)數(shù)不為0，導(dǎo)致無法回收，所以還有另一種方法：

可達(dá)性分析算法：以根集對象為起始點(diǎn)進(jìn)行搜索，如果有對象不可達(dá)的話，即是垃圾對象。這里的根集一般包括java棧中引用的對象、方法區(qū)常良池中引用的對象

本地方法中引用的對象等。

總之，JVM在做垃圾回收的時(shí)候，會(huì)檢查堆中的所有對象是否會(huì)被這些根集對象引用，不能夠被引用的對象就會(huì)被垃圾收集器回收。一般回收算法也有如下幾種：

1.標(biāo)記-清除（Mark-sweep）

算法和名字一樣，分為兩個(gè)階段：標(biāo)記和清除。標(biāo)記所有需要回收的對象，然后統(tǒng)一回收。這是最基礎(chǔ)的算法，后續(xù)的收集算法都是基于這個(gè)算法擴(kuò)展的。

不足：效率低；標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量碎片。效果圖如下：

2.復(fù)制（Copying）

此算法把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾回收時(shí)，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中。此算法每次只處理正在使用中的對象，因此復(fù)制成本比較小，同時(shí)復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不會(huì)出現(xiàn)“碎片”問題。當(dāng)然，此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是需要兩倍內(nèi)存空間。效果圖如下：

3.標(biāo)記-整理（Mark-Compact）

此算法結(jié)合了“標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)。也是分兩階段，第一階段從根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用對象，第二階段遍歷整個(gè)堆，把清除未標(biāo)記對象并且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問題，同時(shí)也避免了“復(fù)制”算法的空間問題。效果圖如下：

（1,2,3 圖文摘自?http://pengjiaheng.iteye.com/blog/520228，感謝原作者。）

4.分代收集算法

這是當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)常用的垃圾收集算法。分代的垃圾回收策略，是基于這樣一個(gè)事實(shí)：不同的對象的生命周期是不一樣的。因此，不同生命周期的對象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。

為什么要運(yùn)用分代垃圾回收策略？在java程序運(yùn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的對象，因每個(gè)對象所能承擔(dān)的職責(zé)不同所具有的功能不同所以也有著不一樣的生命周期，有的對象生命周期較長，比如Http請求中的Session對象，線程，Socket連接等；有的對象生命周期較短，比如String對象，由于其不變類的特性，有的在使用一次后即可回收。試想，在不進(jìn)行對象存活時(shí)間區(qū)分的情況下，每次垃圾回收都是對整個(gè)堆空間進(jìn)行回收，那么消耗的時(shí)間相對會(huì)很長，而且對于存活時(shí)間較長的對象進(jìn)行的掃描工作等都是徒勞。因此就需要引入分治的思想，所謂分治的思想就是因地制宜，將對象進(jìn)行代的劃分，把不同生命周期的對象放在不同的代上使用不同的垃圾回收方式。

如何劃分？將對象按其生命周期的不同劃分成：年輕代(Young Generation)、年老代(Old Generation)、持久代(Permanent Generation)。其中持久代主要存放的是類信息，所以與java對象的回收關(guān)系不大，與回收息息相關(guān)的是年輕代和年老代。這里有個(gè)比喻很形象

“假設(shè)你是一個(gè)普通的 Java 對象，你出生在 Eden 區(qū)，在 Eden 區(qū)有許多和你差不多的小兄弟、小姐妹，可以把 Eden 區(qū)當(dāng)成幼兒園，在這個(gè)幼兒園里大家玩了很長時(shí)間。Eden 區(qū)不能無休止地放你們在里面，所以當(dāng)年紀(jì)稍大，你就要被送到學(xué)校去上學(xué)，這里假設(shè)從小學(xué)到高中都稱為 Survivor 區(qū)。開始的時(shí)候你在 Survivor 區(qū)里面劃分出來的的“From”區(qū)，讀到高年級了，就進(jìn)了 Survivor 區(qū)的“To”區(qū)，中間由于學(xué)習(xí)成績不穩(wěn)定，還經(jīng)常來回折騰。直到你 18 歲的時(shí)候，高中畢業(yè)了，該去社會(huì)上闖闖了。于是你就去了年老代，年老代里面人也很多。在年老代里，你生活了 20 年 (每次 GC 加一歲)，最后壽終正寢，被 GC 回收。有一點(diǎn)沒有提，你在年老代遇到了一個(gè)同學(xué)，他的名字叫愛德華 (慕光之城里的帥哥吸血鬼)，他以及他的家族永遠(yuǎn)不會(huì)死，那么他們就生活在永生代。”

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具體區(qū)域可以通過VisualVM中的VisaulGC插件查看，如圖（openjdk 1.7）：

年輕代：是所有新對象產(chǎn)生的地方。年輕代被分為3個(gè)部分——Enden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)（From和to）當(dāng)Eden區(qū)被對象填滿時(shí)，就會(huì)執(zhí)行Minor GC。并把所有存活下來的對象轉(zhuǎn)移到其中一個(gè)survivor區(qū)（假設(shè)為from區(qū)）。Minor GC同樣會(huì)檢查存活下來的對象，并把它們轉(zhuǎn)移到另一個(gè)survivor區(qū)（假設(shè)為to區(qū)）。這樣在一段時(shí)間內(nèi)，總會(huì)有一個(gè)空的survivor區(qū)。經(jīng)過多次GC周期后，仍然存活下來的對象會(huì)被轉(zhuǎn)移到年老代內(nèi)存空間。通常這是在年輕代有資格提升到年老代前通過設(shè)定年齡閾值來完成的。需要注意，Survivor的兩個(gè)區(qū)是對稱的，沒先后關(guān)系，from和to是相對的。

年老代：在年輕代中經(jīng)歷了N次回收后仍然沒有被清除的對象，就會(huì)被放到年老代中，可以說他們都是久經(jīng)沙場而不亡的一代，都是生命周期較長的對象。對于年老代和永久代，就不能再采用像年輕代中那樣搬移騰挪的回收算法，因?yàn)槟切τ谶@些回收戰(zhàn)場上的老兵來說是小兒科。通常會(huì)在老年代內(nèi)存被占滿時(shí)將會(huì)觸發(fā)Full GC,回收整個(gè)堆內(nèi)存。

持久代：用于存放靜態(tài)文件，比如java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著的影響。?

分代回收的效果圖如下：

我這里之所以最后講分代，是因?yàn)榉执锷婕傲饲懊鎺追N算法。年輕代：涉及了復(fù)制算法；年老代：涉及了“標(biāo)記-整理（Mark-Sweep）”的算法。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的无招胜有招之Java进阶JVM（五）垃圾回收的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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