java自動(dòng)管理內(nèi)存主要解決的兩個(gè)問題： 1、給對(duì)象分配內(nèi)存，上篇博客已經(jīng)介紹過了http://blog.csdn.net/ying1414058425/article/details/60141543 2、回收分配給對(duì)象的內(nèi)存，下面我將一步一步的進(jìn)行分析

一、概述

垃圾收集GC（Garbage Colletion）主要回收的區(qū)域是java堆和方法區(qū) 因?yàn)槌绦?a >計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧三個(gè)區(qū)域的生命周期是和線程一樣的 他們的內(nèi)存分配和具有確定性，在類結(jié)構(gòu)確定下來就已知的，所以不需要過多的考慮回收問題，因?yàn)榉椒ńY(jié)束或者線程結(jié)束，內(nèi)存自然就回收了 java堆和方法區(qū)，只有在運(yùn)行期間才知道會(huì)創(chuàng)建哪些對(duì)象，內(nèi)存分配和回收都是動(dòng)態(tài)的

二、對(duì)象已死嗎？

在堆里放著Java幾乎所有的對(duì)象實(shí)例，垃圾回收器在對(duì)堆進(jìn)行回收前，第一件事情就是確定對(duì)象中有哪些還存活，哪些已經(jīng)死去（即不可能再被任何途徑使用的對(duì)象）

判斷對(duì)象是否存活的算法： 1、引用計(jì)數(shù)算法 給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)計(jì)數(shù)器值就加一，當(dāng)引用失效時(shí)計(jì)數(shù)器值就減一，任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器為0時(shí)的對(duì)象就是不可能再被使用的 計(jì)數(shù)算法的問題： 主流的java虛擬機(jī)沒有選用引用計(jì)數(shù)算法來管理內(nèi)存，主要是因?yàn)樗茈y解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問題 例如對(duì)象A和對(duì)象B 互相引用著對(duì)方 ，及時(shí)當(dāng)對(duì)象都賦值為null ，因?yàn)樗麄兊囊糜?jì)數(shù)都不為0，所以引用計(jì)數(shù)器無法通知GC收集器來回收他們

2、可達(dá)性分析算法 主流的商用語言（java、c#）的主流實(shí)現(xiàn)中都是通過可達(dá)性分析（Reachability Analysis）來判斷對(duì)象是否存活 算法思路： 通過一系列的成為“GC Roots”的對(duì)象作為起始起點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索所走過的路徑成為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的

在java語言中，可作為GC Roots的對(duì)象： 虛擬機(jī)棧中（幀棧中本地變量表）中引用的對(duì)象 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性應(yīng)用的對(duì)象 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象 本地方法棧中JNI（Native方法）中引用的對(duì)象

再說一下引用 強(qiáng)引用： 類似 Object obj = new Object() 只要強(qiáng)引用在 Object就不會(huì)被回收 軟引用：用SoftReference關(guān)鍵字，內(nèi)存溢出之前，會(huì)進(jìn)行回收 弱引用：比軟引用更弱一點(diǎn)，用WeekReference關(guān)鍵字，垃圾回收器工作時(shí)，無論內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收 虛引用：最弱的引用，用PhantomReference關(guān)鍵字，不會(huì)對(duì)被引用的對(duì)象產(chǎn)生任何影響，無法通過虛引用獲取到對(duì)象實(shí)例，唯一作用是能在對(duì)象被回收是收到一個(gè)系統(tǒng)通知

堆中對(duì)象的回收 一個(gè)對(duì)象被回收，要標(biāo)記兩次 第一次，沒有與GC Roots相連的引用鏈，那么他會(huì)進(jìn)行第二次篩選，看他是否有必要執(zhí)行finalize()方法 如果此對(duì)象沒有覆蓋finalize()方法 ,或者finalize()方法被虛擬機(jī)調(diào)用過了，就不必執(zhí)行 如果有必要執(zhí)行，那么這個(gè)對(duì)象會(huì)放在F-Queue隊(duì)列中 第二次，GC對(duì)F-Queue中的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記，如果在finalize()方法中，對(duì)象有被引用就會(huì)被回收 如果對(duì)象與引用鏈上的對(duì)象建立關(guān)聯(lián)，他就會(huì)被移除即將回收的集合 建議：不用使用finalize()方法，對(duì)象沒有在GC Roots的引用鏈中，就會(huì)被回收，不要用finalize進(jìn)行自救

方法區(qū)的回收 方法區(qū)GC主要收集兩部分內(nèi)容：廢棄常量和無用的類 廢棄常量：例如一個(gè)常量沒有任何引用，他就會(huì)被清除里常量池 無用的類：例如一個(gè)類的實(shí)例全部被回收，加載該類的ClassLoader被回收，該類對(duì)用的java.lang.Class對(duì)象沒有在任何地方被引用

三、垃圾收集算法

1、標(biāo)記 - 清除算法 先將要回收的內(nèi)存標(biāo)記出來然后再清除 不足：效率不高，清除后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片

2、 復(fù)制算法 將內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次使用一塊，當(dāng)一塊內(nèi)存用完了，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上，然后將已使用過的內(nèi)存清理掉 優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，實(shí)現(xiàn)簡單，運(yùn)行高效 不足：將內(nèi)存縮小為原來一半，代價(jià)太高，并且如果對(duì)象的存活率較高時(shí)就會(huì)進(jìn)行較多次的復(fù)制，效率會(huì)變低 現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)較多使用這種方法，但是內(nèi)存沒平分，因?yàn)榻^大部分對(duì)象都是會(huì)被回收的，所以比例可以為8：1，8為每次存滿了，清空，然后再復(fù)用，1為存活的對(duì)象暫時(shí)儲(chǔ)存的地方，如果存活的對(duì)象多余1的空間，可以依賴其他內(nèi)存進(jìn)行分配擔(dān)保

3、標(biāo)記-整理算法 比標(biāo)記 - 清除算法多了一步整理，就是先標(biāo)記清除，然后存活的對(duì)象整理到一起，避免了內(nèi)存碎片的問題

4、分代收集算法 根據(jù)對(duì)象存活周期的不同，將內(nèi)存劃分為幾塊，一般把java堆分為新生代和老生代 在新生代，對(duì)象存活率低，采用復(fù)制算法 在老生代，對(duì)象存活率高，使用標(biāo)記清理或標(biāo)記整理算法

四、HotSpot虛擬機(jī)的GC算法實(shí)現(xiàn)

1、枚舉根節(jié)點(diǎn) GC Roots節(jié)主要是：全局引用（例如常量或類靜態(tài)屬性）與執(zhí)行上下文（例如棧幀中的本地變量表） 枚舉根節(jié)點(diǎn)，不允許對(duì)象引用關(guān)系發(fā)生變化，不然準(zhǔn)確性無法保證，這導(dǎo)致GC進(jìn)行時(shí)必須停頓所有java線程 很多應(yīng)用的方法區(qū)中引用太多，要逐個(gè)檢查的話，會(huì)消耗很多時(shí)間 在HotSpot中會(huì)通過OopMap記錄下來數(shù)據(jù)類型，JIT也會(huì)記錄下來哪些是引用，使得GC在在掃描時(shí)就可以知道這些信息

2、安全點(diǎn) 只有在安全點(diǎn)，才能停頓下來GC 安全點(diǎn)的選定標(biāo)準(zhǔn)是，程序長時(shí)間的執(zhí)行，例如方法調(diào)用、循環(huán)、異常等 GC時(shí)，怎么樣讓所有的線程都跑到安全點(diǎn)再停頓下來，有兩種方法 第一種 搶先式中斷： GC時(shí)，中斷所有線程，如果有線程不在安全點(diǎn)上，就恢復(fù)線程，讓他執(zhí)行到安全點(diǎn)上，再中斷他（幾乎不用這種方法） 第二種 主動(dòng)式中斷： 設(shè)置輪詢標(biāo)志，標(biāo)志點(diǎn)為安全點(diǎn)和創(chuàng)建對(duì)象分配內(nèi)存的地方，各個(gè)線程會(huì)主動(dòng)輪詢這個(gè)標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)標(biāo)志為真時(shí)就中斷掛起

3、安全區(qū)域 安全點(diǎn)SafePoint不足：當(dāng)程序處于Sleep或Bloked狀態(tài)，就不會(huì)分配cup，就無法響應(yīng)JVM的中斷請(qǐng)求 安全區(qū)域Safe Region：一段代碼之中，引用關(guān)系不會(huì)發(fā)生變化，在此區(qū)域的任何地方GC都是安全的 GC時(shí)不用管進(jìn)入安全區(qū)域的線程，線程會(huì)在離開安全區(qū)域前檢查自己是否要GC或者根節(jié)點(diǎn)枚舉，如果沒完成，必要要等待安全離開的命令后才可以離開

4、垃圾收集器 下面簡單介紹幾個(gè)收集器

Serial收集器 Serial收集器是單線程的，GC時(shí)必須暫停其他的所有工作線程，對(duì)于“Stop The World”的不良體驗(yàn)，VM的設(shè)計(jì)者說“你媽媽給你打掃房間時(shí)，肯定會(huì)讓你老老實(shí)實(shí)的帶著，如果她一邊打掃，你一邊扔紙屑，這房間還能打掃完？”

ParNew收集器 是Serial收集器的多線程版本

Parallel Scavenge 收集器 他是一個(gè)新生代收、使用了復(fù)制算法、并行多線程的收集器 他的設(shè)計(jì)目標(biāo)是，達(dá)到一個(gè)可控的吞吐量 （吞吐量 = 運(yùn)行代碼的時(shí)間 / （運(yùn)行代碼的時(shí)間 +垃圾回收的時(shí)間）） 他提供了兩個(gè)參數(shù)用于精確控制吞吐量：控制最大垃圾停頓時(shí)間 、直接設(shè)置吞吐量大小

Serial Old 收集器 他是Serial收集器的老年代版本，使用標(biāo)記整理算法

Parallel Ord 收集器 他是Parallel Scavenge 收集器的老年代版本，使用多線程和標(biāo)記整理算法

CMS收集器 他的設(shè)計(jì)目標(biāo)是,GC時(shí)間最短 CMS是基于標(biāo)記清除算法，但是更復(fù)雜一點(diǎn)，他分為4步

初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Roots 直接關(guān)聯(lián)的對(duì)象，速度很快，需要Stop The World 并發(fā)標(biāo)記：進(jìn)行GC Roots 重新標(biāo)記：修改并發(fā)標(biāo)記期間因程序繼續(xù)運(yùn)行而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象，需要Stop The World 并發(fā)清除

優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快，用戶體驗(yàn)好，因?yàn)楹臅r(shí)最長的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過程中，收集器的線程可以和用戶線程一起工作，所以他的GC停頓時(shí)間還是很短的 不足：并發(fā)階段，GC會(huì)占用一部分CPU資源，導(dǎo)致引用程序變慢，總吞吐量降低 CMS無法處理浮動(dòng)垃圾可能導(dǎo)致另一次Full GC，浮動(dòng)垃圾為出現(xiàn)在標(biāo)記過程之后的垃圾 CMS采用標(biāo)記清除算法，會(huì)產(chǎn)生過多的碎片。可以通過設(shè)置參數(shù)，在FullGC時(shí)之前進(jìn)行碎片整理，或者幾次FullGC后進(jìn)行一次整理

G1 收集器 面向服務(wù)端應(yīng)用的垃圾收集器，他的使命是替換掉HotSopt JDK1.5中的CMS 特點(diǎn)： 并發(fā)與并行：充分利用多CPU、多核環(huán)境的硬件優(yōu)勢縮短GC停頓時(shí)間 分代收集：分為新生代和老生代 空間整合：整體基于標(biāo)記整理算法，局部使用復(fù)制算法 可預(yù)測停頓：可明確指定在長度為M的時(shí)間片段里，停頓的時(shí)間不超過N毫秒

G1回收步驟 初始標(biāo)記、并發(fā)標(biāo)記、最終標(biāo)記、篩選回收

四、理解GC日志

例如：

33.125: GC發(fā)生時(shí)間，值為JVM啟動(dòng)的秒數(shù) GC ： GC停頓的類型， 可以為GC或Full GC DefNew：GC發(fā)成的區(qū)域， 名稱由收集器決定 3324K->152k( 3712K )： (使用內(nèi)存)->GC后使用內(nèi)存(總內(nèi)存) 0.0025925 secs ：GC時(shí)間 3324K-> 125K(11904K)：(Java堆使用容量)->GC后Java堆使用容量(Java堆總?cè)萘? 0.00316 secs ： GC時(shí)間

五、關(guān)于新生代和老生代

1、對(duì)象優(yōu)先在Eden分配 大多數(shù)情況下，對(duì)象在新生代Eden區(qū)中分配，當(dāng)Eden區(qū)中沒有足夠的空間時(shí)，JVM就會(huì)發(fā)起一次Minor GC 新生代GC(Minor GC) ：發(fā)生在新生代的GC，因?yàn)镴ava對(duì)象大多都是朝生夕滅，所以Minor GC非常頻繁，一半回收速度也較快 老生代GC(Major GC / Full GC) : 發(fā)生在老生代的GC，出現(xiàn)了Major GC，經(jīng)常會(huì)伴隨至少一次的Minor GC，Major GC比Minor GC速度慢10倍以上

2、大對(duì)象直接進(jìn)入老年代 大對(duì)象：需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象 JVM提供了一個(gè)參數(shù)，使大于這個(gè)設(shè)置的對(duì)象直接在老年代分配，避免使用復(fù)制算法時(shí)，產(chǎn)生大量的內(nèi)存復(fù)制

3、長期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代 JVM采用了分代收集的思想來管理內(nèi)存，他會(huì)給每個(gè)對(duì)象定義一個(gè)對(duì)象年齡計(jì)數(shù)器