JVM 垃圾收集器与内存分配策略

Posted 2021-01-05 bigjunoba

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JVM 垃圾收集器与内存分配策略相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　一、垃圾收集的概念

　　在Java虚拟机运行时数据区中程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着出栈和入栈操作，每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，因为方法结束或线程结束时，内存自然就跟随着回收了。

　　而Java堆和方法区则不一样，一个接口的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的是这部分内存。

　　二、判断Java堆和方法区中的是否需要垃圾回收

　　1.如何判断对象是否“存活”，从而通知GC进行收集

　　（1）引用计数算法

　　引用计数算法就是：给对象中添加一个引用计数器，每一个地方引用它时，计数器值就加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。引用计数算法的实现简单，判定效率也很高，在部分情况下是一个不错的算法，但是最大的问题就是很难解决对象间相互循环引用的问题。

　　例如：对象objA和对象objB都有字段instance，令objA.instance = objB，objB.instance=objA，除此之外，这两个对象再无任何引用，实际上这两个对象已经不可能再被访问，但是它们因为互相引用着对方，导致它们的引用计数器都不为0，于是引用计数器算法无法通知GC收集器回收它们。

　　（2）可达性分析算法

　　主流的商用程序语言都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活的。可达性分析算法就是：有一系列的称为“GC Roots”的对象放在一个GC Root Set集合中，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当GC Roots对象到某一个对象不可达时，则证明此对象是不可用的，所以会被判定成可回收的对象。

　　Java中，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
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

　　2.Java中引用的概念

　　在JDK1.2之后，Java中引用的概念分为四种，强引用、软引用、弱引用、虚引用，这4种引用强度依次逐渐减弱。

强引用。类似“Object obj = new Object()”，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象
软引用。用来描述一些还有用但并非必须的对象。对于软引用关联着的独享，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。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
弱引用。也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象
虚引用。是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象的实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

　　3.可达性分析算法判定的“缓刑”到“死亡”--finalize()方法

　　可达性分析算法中不可达的对象暂时处于“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：

　　（1）如果对象在进行可达性分析后发现诶呦与GC Roots相连接的引用链，那它将会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，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这种情况都视为“没有必要执行”。如果这个对象被判定有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会出发这个方法，但并不承若会等待它运行结束，因为如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环，将很可能会导致F-Queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalize()方法时对象逃脱死亡命运的最后一次机会。一个对象的finalize()方法最多只会被系统执行一次。

　　（2）GC对F-Queue队列中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize()方法中成功拯救自己---只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，例如把自己（this）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那么在第二次标记时它将被移除“即将回收”集合；如果对象这时候还没有逃脱，那基本上就要被真正回收了。

　　4.回收方法区

　　方法区（永久代）的垃圾收集主要收集两部分内容：废弃常量和无用的类。

　　（1）判定一个常量是否为“废弃常量”

　　回收废弃常量与回收Java堆中的堆中的对象非常相似。以常量池中字面量的回收为例，加入一个字符串“abc”已经进入了常量池中，但是当前系统没有任何一个String对象是叫做“abc”的，换句话说，就是没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用了这个字面量，如果此时发生内存回收，而且必要的话，这个“abc”常量就会被系统清理出常量池。常量池中的其他类（接口）、方法、字段的符号引用都与此类似。

　　（2）判定一个类是否是“无用的类”