JVM垃圾回收与内存分配

旧城等待， 2021-11-09 14:06 413阅读 0赞

#### 内存回收区域：堆和方法区 ####

在[Java内存运行时解析][Java]中介绍了Java内存运行时区域的各个部分，其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈随线程而生、随线程而灭，这三个内存区域大体上在编译期是可知的，内存分配和回收都具备确定性，因此不需要过多考虑内存回收的问题。而Java堆和方法区则不一样，程序只有在运行期间才能知道会创建哪些对象，这两个部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器关注的是这两部分内存区域。

#### 堆垃圾回收 ####

垃圾收集器在对堆进行回收时，只回收已经 “死亡” 的对象。要真正宣告一个对象死亡，要经历两次 “死亡” 标记过程。  
  **第一次标记：两种标记算法**  
  1、引用计数算法  
  算法思想：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，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的对象就是不可能在被使用了。  
  算法用途：内存管理（Pythony语言）、Monitor锁的争夺与释放（synchronized）。  
  算法缺陷：主流的Java虚拟机没有选用计数算法来管理内存，其主要原因是此算法很难解决对象之间的相互循环引用的问题。  
  2、可达性分析算法  
  算法思想：通过一系列称为 “GC Roots” 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，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：  
  （1）虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。  
  （2）方法区中类静态属性引用的对象。  
  （3）方法区中常量引用的对象。  
  （4）本地方法栈中JNI（Java本地接口）引用的对象。  
  **第二次标记：GC对F-Queue中的对象标记**  
  可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，就会被第一次标记并且进行一次筛选，帅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()或者finalize()已经被调用过，JVM都视为 “没有必要执行”。  
  如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象就会放置在一个叫做F-Queue队列中，并在稍后由JVM自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。finalize()方法（在方法中重新与引用链上的任何一个对象建立关联，第二次标记时它将被移除出 “即将回收” 的集合）是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果这个时候还未逃脱，那么基本上就被回收了。

#### 方法区垃圾回收 ####

方法区一般称为 “永久代”，没有专门的垃圾收集机制。永久代主要回收这两部分内容：废弃常量和无用类。  
  废弃常量的判定：没有任何对象引用常量池中的常量。  
  无用类的判定（同时满足下列三个条件）：  
    1、Java堆中不存在该类的任何实例。  
    2、加载该类的ClassLoader已经被回收。  
    3、该类对应Class对象没有在任何地方被引用。  
  常量被判定为废弃常量后，如果这是发生内存回收，而且必要的话，该常量就会被移出常量池。  
  类被判定为废弃类后，而不是必须对无用类进行回收。是否对类进行回收，JVM提供了相应的参数进行控制。

#### 垃圾回收算法 ####

**1、标记—清除算法**  
  算法思想：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一清除所有被标记的对象。  
  算法缺陷：  
     （1）效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；  
     （2）空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片，如果分配较大的对象，会无法找到足够的连续内存而提前触发另一次垃圾回收动作。  
**2、复制算法**  
  算法思想：将可用内存按容量分为大小相等的两块，每次只是用其中一块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过内存一次清理掉。  
  算法缺陷：浪费了50%的内存空间。  
**3、标记—整理算法**  
  算法思想：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。  
**4、分代收集算法**  
  算法思想：根据对象存活周期的不同将内存分为几块，每块内存使用相应的垃圾回收算法。  
  算法实际应用：  
  一般把Java堆分为新生代和老年代。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就使用复制算法。不过新生代并不是按照1:1的比例来划分内存空间，而是将新生代分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor还存活者的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例为8:1，也就是每次可用空间为整个新生代容量的90%。如果复制时，当Survivor空间不够用时，需要依赖老年代进行分配担保，也就是新生代存活的对象将直接通过分配担保机制进入老年代。

[Java]: https://blog.csdn.net/Mr_FLM/article/details/98043857