详解Java内存管理中的JVM垃圾回收

一.概述

相比起C和C++的自己回收内存，JAVA要方便得多，因为JVM会为我们自动分配内存以及回收内存。

在之前的JVM 之内存管理 中，我们介绍了JVM内存管理的几个区域，其中程序计数器以及虚拟机栈是线程私有的，随线程而灭，故而它是不用考虑垃圾回收的，因为线程结束其内存空间即释放。

而JAVA堆和方法区则不一样，JAVA堆和方法区时存放的是对象的实例信息以及对象的其他信息，这部分是垃圾回收的主要地点。

二.JAVA堆垃圾回收

垃圾回收主要考虑的问题有两个：一个是效率问题，一个是空间碎片问题。

而Java堆中的垃圾回收可以分为两个区域，一个是新生代，一个是老年代。其中新生代又分为一块比较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间。因为新生代和老年代所存储的对象群体是不一样的，为了在效率和空间碎片问题中取得平衡，新生代和老年代所使用的垃圾回收算法是不一样。

新生代 -复制算法

从名字上就知道，新生代主要存放的是比较新的对象，回收多次之后仍然存活的对象，就会被送到老年代中区。由此可知新生代的垃圾回收是比较频繁的，所以为解决效率问题，新生代使用了复制算法。复制算法可以将内存分为大小相等的两块，每次分配时使用其中一块，当这一块用完时，就将还存活的对象复制到另一块内存上面区。此时已使用过的这一块内存就可以一次清理掉，这样也不用担心内存碎片的问题。当然这种算法的一个缺点就是内存使用率比较低，只有一半（每次只能一半用来分配出去）。

而IBM公司的研究表明，新生代中的对象98%都是”照生夕死“，所以不需要按照1：1划分，故而会将内存分为一块较大的Eden空间和两块小的Survivor空间。

那么为什么会有两块Survivor呢，复制算法不是只需要一块Eden和一块Survivor就够了吗？

其实这主要还是为了解决碎片化的问题。假设只有一个Survivor区，当Eden区满的时候，进行Gc,存活对象被分配到了Survivor区，清空Eden区。当再一次Gc完成后，存活的对象继续放在Survivor区，这样不是很美好吗，不会有内存碎片啊！但是别忘了，第一次存到Survivor区的对象很可能在第二次Gc的时候就失活了，清理掉Survivor失活对象不就会产生内存碎片了吗？

所以Java堆使用了两个Survivor区，一个from Survivro和一个toSurvivor，第一次Eden满的时候，复制算法将存活对象放到from Survivor区，清空Eden。第二次，Eden满时，将Eden和from Survivor区存活的对象放到to Survivor区，清空Eden和from Survivor，然后重要的一步，将from Survivor和to Survivor角色互换！这样就解决了内存碎片化的问题。

老年代 -标记/整理算法

首先要明白老年代存放的都是会存活得比较久的对象，所以如果老年代也使用复制算法的话，那么复制对象的开销时比较大的，因为老年代的对象基本上都会存活。

标记/整理算法很好理解，主要也就是”标记“，”整理“两个步骤，先将要回收的对象标记，然后让存活对象向着一端移动，最后将边界以外的内存，然后Gc完成。

三.方法区垃圾回收

在某些地方的解释中，方法区也会被叫做“永久代”，与JAVA堆不同，这里存放的是类的信息以及一些常量信息，故而这个区域中被分配的内存一般比较难以被回收，所以才有有”永久代“之名。

虽然方法区中垃圾回收效率较低，但被分配的内存却也并非真的就永不被回收，其主要回收的有两部分内容：废弃常量和无用的类。废弃常量的回收与JAVA堆中类实例回收类似，当常量池中一个常量没有被引用时，就有可能被回收。比如常量池中有一个字符串常量“abc”，当没有任何一个String对象值为"abc"时，那么下一次垃圾回收"abc"常量就有可能会被回收。

而对于无用的类的回收，首先需要判断什么样的类才是”无用的类“：

  • 该类所有的实例都已被回收，即JAVA堆中没有该类的实例。
  • 加载类的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。

虚拟机可能会堆满足这三个条件的”无用的类“进行回收，仅仅是可能，并非必然。

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