垃圾收集器与内存分配策略

* 哪些内存需要回收

程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈都是线程私有，随线程而生，线程而灭; 这几个区域的内存分配和回收都是确定。而java堆和方法区是线程共享的区域，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器主要关注这部份的内存区域。

* 什么时候回收

当对象“死亡”时会被垃圾收集器回收
判断对象是否存活的方法：

• 引用计数法

给对象添加一个引用计数器，每当对象被引用时，计数器数值加1；每当引用失效时，计数器数值-1。当数值为0时对象则不能被引用，判断为死亡需要被垃圾收集器回收。该方法有个弊端是很难解决对象之间相互循环引用，java虚拟机则没有使用该方法。

• 可达性分析法

可达性分析法是指，通过一些列称之为“GC Roots” 的对象作为起点；从此起点向下搜索，所走过的路径称之为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连接，代表此对象不可达。
如下图所示：

Java 可以作为GC Roots 的对象包括：

• 虚拟机栈(帧栈中的本地变量表)中的引用对象。
• 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 (即一般说的 Native 方法) 的引用对象

在谈引用：
java中把内存中对象的引用分成了四个等级，在不同程度下进行垃圾的回收工作。按照回收优先级顺序分为：虚引用 -> 弱引用 -> 软引用 -> 强引用

* 如何回收

• 标记-清除算法

最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。

• 复制算法

为了解决Mark-Sweep算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉。

• 标记-整理算法

结合了以上两个算法，为了避免缺陷而提出。标记阶段和Mark-Sweep算法相同，标记后不是清理对象，而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。

• 分代收集算法

分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域，一般情况下将GC堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。


目前大部分JVM的GC对于新生代都采取复制算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，即要复制的操作比较少，但通常并不是按照1：1来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间(From Space, To Space)，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将该两块空间中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中。

而老生代因为每次只回收少量对象，因而采用Mark-Compact算法。另外，不要忘记在Java虚拟机(JVM)中提到过的处于方法区的永生代(Permanet Generation)。它用来存储class类，常量，方法描述等。对永生代的回收主要包括废弃常量和无用的类。

对象的内存分配主要在新生代的Eden Space和Survivor Space的From Space(Survivor目前存放对象的那一块)，少数情况会直接分配到老生代。当新生代的Eden Space和From Space空间不足时就会发生一次GC，进行GC后，Eden Space和From Space区的存活对象会被挪到To Space，然后将Eden Space和From Space进行清理。如果To Space无法足够存储某个对象，则将这个对象存储到老生代。在进行GC后，使用的便是Eden Space和To Space了，如此反复循环。当对象在Survivor区躲过一次GC后，其年龄就会+1。默认情况下年龄到达15（虚拟机默认15）的对象会被移到老生代中。

* G1收集器的特点

1. 并行并发，利用多CPU多核的环境下，来缩短Stop-The-World的停顿时间
2. 分代收集
3. 空间整合
4. 可预测的停顿

* 大对象直接分配到老年代

所谓大对象是指，需要大量连续内存空间的java对象，最典的大对象就是很长的字符串以及数组，大对象对虚拟机的分配来说就是个坏消息，所以在开发程序的时候应该尽量避免。

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