一篇文章带你了解JVM垃圾回收

目录

• 1.堆空间的基本结构：
• 2.空间分配担保机制
• 3.如何判断一个对象已经无效
• 4 不可达的对象并非“非死不可”
• 5 如何判断一个常量是废弃常量？
• 6 如何判断一个类是无用的类
• 7.垃圾回收算法
• 7.1 标记-清除算法
• 7.2 标记-复制算法
• 7.3 标记-整理算法
• 7.4 分代收集算法
• 总结

如何判断对象是否死亡（两种方法）。

简单的介绍一下强引用、软引用、弱引用、虚引用（虚引用与软引用和弱引用的区别、使用软引用能带来的好处）。

如何判断一个常量是废弃常量

如何判断一个类是无用的类

垃圾收集有哪些算法，各自的特点？

HotSpot 为什么要分为新生代和老年代？

常见的垃圾回收器有哪些？

介绍一下 CMS,G1 收集器。

Minor Gc 和 Full GC 有什么不同呢？

1.堆空间的基本结构：

现在的垃圾回收器基本上都采用分代垃圾回收算法，可分为新生代和老年代，新生代又可分为Eden区、From Survivor0、To Survivor区。

对象首先在eden区域分配，再经历一次垃圾回收后，如果对象还存会，就年龄加一，并进入From Survive区，当年龄增加到一定程度（默认15岁）时，会进入老年代。对象进入老年代的年龄阈值可通过-Xx：MaxTenuringThreshold设置，这个值会在虚拟机运行过程中进行调整，HotSpot遍历所有对象，按照年龄从小到大累计占用的区域，当累计区域超过一半时，取此时的年龄和设置的-Xx：MaxTenuringThreshold中较小值作为晋升老年代的年龄阈值。

针对 HotSpot VM 的实现，它里面的 GC 其实准确分类只有两大种：

部分收集 (Partial GC)：

• 新生代收集（Minor GC / Young GC）：只对新生代进行垃圾收集；
• 老年代收集（Major GC / Old GC）：只对老年代进行垃圾收集。需要注意的是 Major GC 在有的语境中也用于指代整堆收集；
• 混合收集（MixedGC）：对整个新生代和部分老年代进行垃圾收集。

整堆收集 (Full GC)：

• 收集整个 Java 堆和方法区。

2.空间分配担保机制

为了确保Major GC时，老年代有足够的空间容纳新生代的所有对象。

《深入理解Java虚拟机》第三章对于空间分配担保的描述如下：

JDK 6 Update 24 之前，在发生 Minor GC 之前，虚拟机必须先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果这个条件成立，那这一次 Minor GC可以确保是安全的。如果不成立，则虚拟机会先查看 -XX:HandlePromotionFailure参数的设置值是否允许担保失败(Handle Promotion Failure);如果允许，那会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于，将尝试进行一次 MinorGC，尽管这次 Minor GC 是有风险的;如果小于，或者 -XX: HandlePromotionFailure设置不允许冒险，那这时就要改为进行一次 Full GC。
JDK 6 Update 24之后的规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小，就会进行 MinorGC，否则将进行 Full GC。

3.如何判断一个对象已经无效

引用计数法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1；当引用失效，计数器就减 1；任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的。

这个方法实现简单，效率高，但是目前主流的虚拟机中并没有选择这个算法来管理内存，其最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

2.2 可达性分析算法

这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为

引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证明此对象是不可用的。

可作为 GC Roots 的对象包括下面几种:

• 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
• 本地方法栈(Native 方法)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
• 所有被同步锁持有的对象

4 不可达的对象并非“非死不可”

即使在可达性分析法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑阶段”，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程；可达性分析法中不可达的对象被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行 finalize 方法。当对象没有覆盖 finalize 方法，或 finalize 方法已经被虚拟机调用过时，虚拟机将这两种情况视为没有必要执行。

被判定为需要执行的对象将会被放在一个队列中进行第二次标记，除非这个对象与引用链上的任何一个对象建立关联，否则就会被真的回收。

5 如何判断一个常量是废弃常量？

运行时常量池主要回收的是废弃的常量。那么，我们如何判断一个常量是废弃常量呢？

JDK1.7 之前运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时 hotspot 虚拟机对方法区的实现为永久代
JDK1.7字符串常量池被从方法区拿到了堆中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot 中的永久代 。
JDK1.8 hotspot 移除了永久代用元空间(Metaspace)取而代之,这时候字符串常量池还在堆, 运行时常量池还在方法区, 只不过方法区的实现从永久代变成了元空间(Metaspace)

假如在字符串常量池中存在字符串 “abc”，如果当前没有任何 String 对象引用该字符串常量的话，就说明常量 “abc” 就是废弃常量，如果这时发生内存回收的话而且有必要的话，“abc” 就会被系统清理出常量池了。

6 如何判断一个类是无用的类

方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？

判定一个常量是否是“废弃常量”比较简单，而要判定一个类是否是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类需要同时满足下面 3 个条件才能算是 “无用的类” ：

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
• 加载该类的ClassLoader 已经被回收。 该类对应的
• java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

7.垃圾回收算法

7.1 标记-清除算法

该算法分为“标记”和“清除”阶段：首先标记出所有不需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有没有被标记的对象。

它是最基础的收集算法，后续的算法都是对其不足进行改进得到。这种垃圾收集算法会带来两个明显的问题：

效率问题

空间问题（标记清除后会产生大量不连续的碎片）

7.2 标记-复制算法

为了解决效率问题，“标记-复制”收集算法出现了。它可以将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

7.3 标记-整理算法

根据老年代的特点提出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

7.4 分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为几块。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择”标记-复制“算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

总结

这篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注我们的更多内容！