垃圾收集器与内存分配策略

一、 GC要做的事情

1. 哪些内存需要回收 ？
2. 什么时候回收 ？
3. 如何回收 ？

二、 什么时候需要GC ?

1. 内存溢出、内存泄漏等;
2. 垃圾收集收成系统达到更高并发量的瓶颈时。

三、 正文

1 哪些内存需要回收 ？

1. 基本不考虑

   • 部分: 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
   • 原因: 在编译期基本确定了内存大小

2. 主要考虑

   • 部分: Java堆和方法区
   • 原因: 运行期间动态分配内存。

2 什么时候回收 ？

• 答: 对象已死的时候
  #### 问题来了，如何判断对象已死 ？

1. 引用计数算法

   • 定义: 给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加1;当引用失效时，计数器值就减1;
     任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
   • 好处: 实现简单，效率高
   • 缺陷: 很难解决对象之间互相循环引用的问题

2. 可达性分析算法

   • 定义： 通过一系列的称为 GC Roots 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用连，
     当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。

   • java中，GC Roots对象

     • 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
     • 方法区中类静态属性引用的对象
     • 方法区中常量引用的对象
     • 本地方法栈中JNI(即Native方法)引用的对象

3. 引用

   • 第一和第二种算法判定对象是否存活都与引用有关。

   • JDK 1.2 后，引用有了新的定义,以下顺序引用由强变弱

     • 强引用(Strong Reference)

     Object obj = new Object(); 程序中类似这样的就是强引用。

     • 软引用(Soft Reference)

     软引用关联的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进 回收范围之中进行第二次回收；

     • 弱引用(Weak Reference)

     弱引用关联的对象，只能生存到下一次垃圾收集发生之前。

     • 虚引用(Phantom Reference)

     虚引用存在的唯一意义： 在对象被回收的时候，收到一个系统通知；

   • 补充：

     • 强引用是普遍存在。
     • 软引用和弱引用都是用来描述非必须的对象。
     • 虚引用又称为幽灵引用或者幻影引用。

4. 生存还是死亡 ？

   • 需要注意的是，通过可达性分析算法得到的不可达的对象，也不是非死不可的。

   • 一个对象的死亡，至少经历两次标记过程：

     • 1 可达性分析不可达的对象，被第一次标记并且进行一次筛选；

       • 筛选的条件：此对象是否有必要执行finalize()方法,，虚拟机将以下两种情况都视为 没有必要执行。

         • 1 对象没有覆盖finalize()方法;
         • 2 finalize()方法已经被虚拟机调用过

     • 2 筛选被判定有必要执行finalize()方法，进入 F-Queue的队列，等待被线程执行该方法。

       • 线程: 虚拟机自动创建的、优先级低的Finzlizer线程。

       • 执行：所谓的执行是指虚拟机会触发这个方法，但不会一直等待它运行结束。

         • 原因：如果对象在Finzlize（）方法中执行缓慢 或 发生死循环；可能导致F-queue队列中其他对象
           永远处于等待,甚至导致整个内存回收系统崩溃。

   • finalize() 方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记

     • 如果对象重新与引用链上的任何一个对象建立关联，（例如: 对象把自己的值 -赋值给某个类的变量或对象的成员变量），移出即将回收的集合；
     • 如果对象没有移出回收的集合，基本上确定了被回收。
   • 任何一个对象的finalize()方法只会被系统自动调用一次。
   • finalize()： 运行代价高昂，不确定性大，无法保证各个对象的调用顺序。
   • 使用 try-finally 完全可以替代 finalize()方法。

5. 回收方法区

   • 方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）

   • java 虚拟机规范中，不要求在方法区进行垃圾收集。 因为收集性价比比较低。

     • 堆新生代中，一次垃圾回收可以回收 70%- 95%的空间。
     • 永久代(方法区) 收集效率远低于此。

   • 永久代的垃圾收集分为两部分：

     • 废弃常量

       • 定义： 回收废弃常量与回收Java堆中的对象类似。
       • 判断依据： 常量池中的字面量的回收为例， 一个字符串”a“在常量池中，当前系统中没有String对象是"a"，也没有其他
         地方引用这个字面量，这时候如果发生内存回收，没有必要的话，这个“a”常量会被系统清理出常量池。

       • 常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用也与此类似。

     • 无用的类

       • 判断依据:

         • 该类所有的实例已经被回收，换句话说就是Java堆中不存在该类的任何实例。
         • 加载该类的ClassLoader已经回收。
         • 该类对应的java.lang.class对象没有在任务地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
       • 虚拟机可以对满足上述三个条件的对象进行回收，不是必然的。
   • 大量使用反射、动态代理、CGLib 等ByteCode框架、动态生成JSP以及OSGj这类频繁自定义ClassLoader的场景都需要虚拟机具备类卸载的功能，以保证永久代不会溢出。

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