Java复习笔记之JVM垃圾回收
对象被判定为垃圾的标准
没有被其他对象引用
判断对象是否为垃圾的算法
1.引用计数算法（判断对象的引用数量）
通过判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收
每个对象实例都有一个引用计数器，被引用则+1，完成引用则-1
任何引用计数为0的对象实例可以被当作垃圾收集
优点：执行效率高，程序执行受影响较小
缺点：无法检测出循环引用的情况，导致内存泄漏
2.可达性分析算法（通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收）
可以作为GC Root的对象
虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地给变量表）
方法区中的常量引用的对象
方法区中的类静态属性引用的对象
本地方法栈中的JNI（Native方法）的引用对象
活跃线程的引用对象
垃圾回收算法的种类：
1.标记-清除算法(Mark and Sweep)
标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
清除：对堆内存从头到尾进行线性遍历，回收不可达对象内存
缺点：碎片化
2.复制算法（Copying)
分为对象面和空闲面
对象在对象面上创建
存活的对象被从对象面复制到空闲面
将对象面所有对象内存清除
优点：解决碎片化问题
顺序分配内存，简单高效
试用于对象存活率低的场景
3.标记-整理算法（Compacting)
标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
清除：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后末端内存地址以后的内存全部回收。
优点：避免内存的不连续性
不用设置两块内存互换
适用于存活率较高的场景
4.分代收集算法（Generational Collector)
垃圾回收算法的组合
按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法
目的：提高JVM的回收效率
分类：
Minor GC: 新生代
Full GC: 老年代，但是老年代GC一般会伴随Minor GC
年轻代：尽可能快速地收集掉那些生命周期短的对象
Eden区
两个Survivor区
对象如何晋升到老年代
经历一定Minor次数依然存活的对象（默认为15）
Survivor区中存放不下的对象
新生成的大对象（-XX:+PretenuerSizeThreshold)
常用的调优参数
-XX：SurvivorRatio: Eden和Survivor的比值，默认为8；1
-XX: NewRatio: 老年代和年轻代内存的大小的比例
-XX: MaxTenuringThreshold:对象从年轻代晋升到老年代经过GC次数的最大阈值（默认15）
老年代：存放生命周期较长的对象
标记-清理算法
标记-整理算法
Full GC 和 Major GC
Full GC 比Minor GC慢，但执行频率低
触发Full GC的条件
老年代空间不足
永久代空间不足（jdk8后没有永久代）
GMS GC时出现promotion failed, concurrent mode failure
Minor G晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间
调用System.gc() （是否回收由虚拟机决定，码农只是提醒）
使用RMI来进行RPC或管理的JDK应用，每小时执行1次Full GC
Stop-the-World
JVM由于要执行GC而停止了应用程序的执行
任何一种GC算法中都会发生
多数GC优化通过减少Stop-the-world发生的时间来提高程序性能
Safepoint
分析过程中对象引用关系不会发生变化的点
产生safepoint的地方；方法调用；循环跳转；异常跳转等
安全点数量得适中
常见的垃圾收集器
JVM运行模式
Client
Server
垃圾收集器之间的联系
年轻代常见的垃圾收集器
Serial收集器（-XX：+UseSerialGC,复制算法）
单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有线程
简单高效，Client模式下默认的年轻代收集器
ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC，复制算法）多线程
多线程收集，其余的行为，特点和Serial收集器一样
单核执行效率不如Serial, 在多核下执行才有优势
默认开启的收集线程和CPU相同
Parallel Scavenge收集器（-XX：+UseParallelGC, 复制算法）多线程
吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）
比起关注用户线程停顿时间，更关注系统的吞吐量
在多核执行下才有优势，Server模式下默认的年轻代收集器
-XX: +UseAdatptiveSizePolicy 让虚拟机自己执行调优
老年代常见的垃圾收集器
Serial old 收集器（-XX:+UseSerialOldGC, 标记-整理算法）
单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程
简单高效，Client模式下默认的老年代收集器
Parallel Old收集器（-XX:+UseParallelOldGC, 标记-整理算法）
多线程：吞吐量优先
CM收集器（-XX:+UseConcMarkSweepGC, 标记-清楚算法）
几乎不存在停顿时间
- 初始标记：stop-the-world (非常短暂）
- 并发标记：并发追溯标记，程序不会停顿
- 并发预清理：查找执行并发标记阶段从年轻代晋升到老年代的对象
- 重新标记；暂停虚拟机，扫描CMS堆中的剩余对象
- 并发清理：清理垃圾对象，程序不会停顿
- 并发重置；重置CMS收集器的数据结构
G1收集器（-XX:+UseG1GC, 复制-标记-整理算法）
Garbage First收集器的特点
并行和并发
分代收集
空间整合
可预测的停顿
区别：
将整个Java堆内存划分成多个大小相等的Region
年轻代和老年代不再物理隔离
GC相关的面试题
Object的finalize()方法的作用是否与C++的析构函数作用相同
与C++的析构函数不同，析构函数调用确定，而它的是不确定的
将未被引用的对象放置于F-Queue队列
方法执行随时可能会被终止
给予对象最后一次重生的机会
Java中的强引用，软引用，弱引用，虚引用有什么用？
强引用（Strong Reference)
最普遍的引用:Object obj = new Object();
抛出OutOfMemoryError终止程序也不会回收具有强引用的对象
通过将对象设置为null来弱化引用，使其被回收
软引用（Soft Reference)
对象处在有用但必须的状态
只有当内存空间不足时，GC会回收该引用的对象的内存
可以用来实现高速缓存
String str = new String(“abc”);
SoftReference<String> softRef = new SoftReference<String>(str);
弱引用（Weak Reference)
非必须的对象，比软引用更弱一些
GC时会被回收
被回收的概率也不大，因为GC线程优先级比较低
适用于引用偶尔被使用且不影响垃圾收集的对象
String str = new String(“abc”);
WeakReference<String> abcWeakRef = new WeakReference<String>(str);
虚引用的（PhantomReference)
不会决定对象的生命周期
任何时候都可能被垃圾收集器回收
跟踪对象被垃圾收集器回收的活动，起哨兵作用
必须和引用队列ReferenceQueue联合使用
String str = new String(“abc”);
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
PhantomReference ref = new PhantomReference(str, queue);
强引用 > 软引用 > 弱引用 > 虚引用
|
引用类型 |
被垃圾回收时间 |
用途 |
生存时间 |
|
强引用 |
从来不会被回收 |
对象的一般状态 |
JVM停止运行时终止 |
|
软引用 |
在内存不足时 |
对象缓存 |
内存不足时终止 |
|
弱引用 |
在垃圾回收时 |
对象缓存 |
gc运行后终止 |
|
虚引用 |
Unknown |
标记、哨兵 |
Unknown |
类层次结构图：
引用队列（ReferenceQueue)
无实际存储结构，存储逻辑依赖于内部节点之间的关系来表达
存储关联的且被GC的软引用，弱引用以及虚引用
对象的finalize()方法简介
finalize方法是与Java编程中的垃圾回收器有关系。即：当一个对象变成一个垃圾对象的时候，如果此对象的内存被回收，那么就可以调用系统中定义的finalize方法来完成
当然，Java的内存回收可以由JVM来自动完成。那么finalize()究竟是做什么的呢？它最主要的用途是回收特殊渠道申请的内存。Java程序有垃圾回收器，所以一般情况下内存问题不用程序员操心。但有一种JNI(Java Native Interface)调用non-Java程序（C或C++），finalize()的工作就是回收这部分的内存。
对象的finalize()方法的特点
垃圾回收器是否会执行该方法及何时执行该方法，都是不确定的。
finalize()方法有可能使对象复活，使它恢复到可触及状态。
垃圾回收器在执行finalize()方法时，如果出现异常，垃圾回收器不会报告异常，程序继续正常运行。