Java垃圾回收機制

哪些內存需要回收？

由於程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧是線程私有的，即隨着線程生而生，線程死而死；而java堆和方法區是線程共享的，所以垃圾回收GC面向java堆（主要）和方法區。

垃圾是什麼？

一個對象，使用對象存活判定算法判定，發現不是存活狀態，即爲可回收的垃圾。

對象存活判定算法：

1. 引用計數算法：

• 給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器加1；當一個引用失效時，計數器減1。對一個對象，其引用計數爲0，則未被引用，即判定爲可回收的垃圾。
• 優點：算法簡單，效率高
• 缺點：不能解決對象之間相互循環引用的問題
  
  • eg：兩個對象，除了互相引用之外，再無任何其他的引用，實際上這兩個對象已經不可能被訪問了，但是通過引用計數算法不能判斷爲可回收的垃圾。

2. 可達性分析算法（目前一般都用這種）：

• 從一個“GC Roots”出發，向下搜索，到某一個對象節點沒有任何路徑可達，則稱“GC Roots”到這個對象不可達，即該對象不可用，可以判定爲可回收的垃圾。
  
  • 可作爲 GC Roots的對象包括：
    
    • 虛擬機棧中引用的對象
    • 方法區中靜態屬性引用的對象
    • 方法區中常量引用的對象
    • 本地方法棧中Native方法引用的對象
• 優點：解決了引用計數算法不能解決的循環引用的問題

引用（插入講解）

引用分爲4種類型，從強到弱依次是：
強引用（Strong Reference） > 軟引用（Soft Reference） > 弱引用（Weak Reference）> 虛引用（Phantom Reference）

• 強引用：代碼中普遍存在的引用形式，只要強引用存在，就不能GC回收
• 軟引用：描述一些還有用但非必需的對象，當內存不足，即將發生OOM（Out Of Memory）異常時，會加入GC回收範圍，下次進行回收
• 弱引用：同樣是描述非必需的對象，但比軟引用強度弱，即不管內存是否充足，下次進行GC時，會被回收
• 虛引用（幽林引用/幻影引用）：能在這個對象被收集器回收時受到一個系統通知

垃圾回收的方法？

垃圾收集算法，大致分爲以下4種：標記-清除算法、複製算法、標記-整理算法、分代收集算法，其中標記-清除算法是最基礎的收集算法，後面的算法都是在其基礎上不斷進行改進而產生的。
1. 標記-清除算法（Mark-Sweep）：

• 分爲兩個過程：標記和清除，先標記出所有需要回收的對象，標記完成後，再統一回收所有被標記的對象。
• 缺點：
  
  • 標記和清除的效率都不高；
  • 會形成大量不連續的內存碎片，導致後面對較大對象的分配出現內存不足，而提前觸發另一次GC。

2. 複製算法（Copying）：

• 將可用內存一分爲二，每次只使用其中的一塊；當一塊用完了，就將還存活的對象複製到另一塊上面，再將前一塊中使用過的內存空間一次性清理掉。
• 解決了效率和內存碎片的問題
• 缺點：將內存縮小爲原來的一半
• 一般用於新生代

3.標記-整理算法（Mark-Compact）：

• 分爲兩個步驟，標記和整理，標記和標記-清除算法中類似；至於整理是指：將所有存活對象都向一端移動，然後直接清理掉端邊界以外的內存。
• 一般用於老年代

4.分代收集算法：

• 將Java堆分爲新生代和老年代
  
  • 新生代：對象大量死亡，少量存活，選用複製算法
    
    • 新生代中將內存分爲3塊：一塊較大的Eden、兩塊較小的Survivor，每次使用Eden和一塊Survivor
    • 當回收時，將Eden和Survivor中的存活對象複製到另一塊Survivor中，再清理掉Eden和第一塊Survivor空間
    • HotSpot虛擬機默認Eden和Survivor的大小比例是8:1，即每次新生代可用內存空間爲整個新生代容量的90%
  • 老年代：對象存活率高，選用標記-清理算法或標記-整理算法

內存分配和回收策略

• 對象優先在Eden分配
• 大對象直接進入老年代
• 長期存活的對象將進入老年代
• 動態對象進行年齡判定
  
  • 如果Survivor中相同年齡所有對象大小的總和大於Survivor空間的一半，則年齡大於或等於該年齡的對象就可以直接進入老年代