【JVM】垃圾回收机制详解(GC)

「爱情、让人受尽委屈。」 2023-09-23 17:38 164阅读 0赞

### 目录 ###

*  一.GC的作用区域
 *  二.关于对象是否可回收
 *   *  1.可达性分析算法和引用计数算法
     *  2.四种引用类型
 *  三.垃圾收集算法
 *   *  1.标记-清除算法
     *  2.复制算法
     *  3.标记-整理算法
     *  4.分代收集算法
 *  四.轻GC(Minor GC)和重GC(Full GC)

# 一.GC的作用区域 #

[可以看jvm详解之后，再来理解这篇文章更好][jvm]

> 堆和方法区，主要发生在堆中，然后主要发生在堆的伊甸园区(Eden)。

# 二.关于对象是否可回收 #

## 1.可达性分析算法和引用计数算法 ##

> Java中的垃圾回收是根据`可达性分析算法(Reachability Analysis)` 和 `引用计数算法`来判断对象是否存活的。

可达性分析算法：
    	简单来说这个算法的就是根据"GC Roots"对象为根，向下去搜索(去找叶节点)，
    搜索走过的路径叫引用链（Reference Chain），当一个对象和"GC Roots"之间没有
    任何引用链时，这个对象就会判定为可回收的。
    	下面示意图，因为"GC Root"有路径可以到达对象1到5，所以对象1到5是不可回
    收的，然而"GC Root"没有任何路径可以到达对象6到8,所以对象6到8就是可回收的。
    
    java中可作为"GC Roots"的对象：
    (1)虚拟机栈中引用的对象
    (2)本地方法栈内 JNI（本地方法,就是被native修饰的方法）引用的对象
    (3)方法区中类静态属性引用的对象
    (4)方法区中常量引用的对象
    
    引用计数器算法：
    	就是为每个对象都添加一个计数器，每多一个引用指向对象，计数器就加1，当计数器为0的对象，就是可回收的对象。

![在这里插入图片描述][e119b929838f4532915e35c44e08dc38.png]

## 2.四种引用类型 ##

> JDK.1.2 之后，Java 对引用的概念进行了扩充，将引用分为了：强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4 种，这 4 种引用的强度依次减弱。

*  **强引用**

强引用的对象回收基于“**可达性分析**”算法，当对象不可达时才可能会被回收。就算**jvm内存满了，会抛出OutOfMemoryErro，也不会回收强引用**。例如：

> Object obj=new Object(); //手动把对象置为null，jvm就会回收对象。

*  **软引用**

软引用是说一些有用但是非必需的对象。**在jvm内存即将满的时候，会将软引用关联的对象，进行回收，如果回收之后，内存还是不够，才会抛出OutOfMemoryErro。**

JDK1.2之后，提供了SoftReference类来实现软引用。例如：

> SoftReference ref = new SoftReference(refObj);

*  **弱引用**

**无论内存是否足够，只要 JVM 开始进行垃圾回收，那些被弱引用关联的对象都会被回收。**

JDK1.2之后，提供了WeakReference类来实现弱引用。例如：

> WeakReference ref = new WeakReference(refObj);

*  **虚引用**

虚引用是最弱的一种引用关系，如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，**随时可能会被回收**。

JDK1.2之后，提供了PhantomReference类来实现虚引用(构造的时候，需要指定一个队列)。例如：

> ReferenceQueue referenceQueue = new ReferenceQueue<>();  
> PhantomReference ref = new PhantomReference(refObj,referenceQueue);

# 三.垃圾收集算法 #

## 1.标记-清除算法 ##

标记-清除算法分为两个阶段：标记、清除。首先标记所有需要回收的对象，在标记完成后回收所有被标记的对象。

**优点**：算法比较简单。  
**缺点**：会产生大量不连续的内存碎片，而且效率不高。

![在这里插入图片描述][c60d435aab2e427eb968fafb3a61d6a8.png]

## 2.复制算法 ##

这种算法会将内存划分为两个相等的块，每次只使用其中一块。当这块内存不够使用时，就将还存活的对象复制到另一块内存中，然后把这块内存一次清理掉。年轻区主要用复制算法，幸存区复制，一般都是from复制到to，谁空谁是to，适用与对象存活度较低。

**优点**：效率比较高，也避免了内存碎片。  
**缺点**：因为另一半内存一直是空的，比较浪费空间。

![在这里插入图片描述][6d0283b5e90d4c2e8378793b5cce790a.png]

## 3.标记-整理算法 ##

是标记-清除算法的升级版，也叫标记-压缩算法。在完成标记阶段后，不是直接对可回收对象进行清理，而是让存活对象向着一端移动，然后清理掉边界以外的内存。

**优点**：避免了内存碎片和内存利用效率低。  
**缺点**：增加了一个移动的成本。

![在这里插入图片描述][92b1841afe3c4747857531609d9040ac.png]

## 4.分代收集算法 ##

年轻代：存活率低-复制算法  
老年代：区域大存活率高-标记清除+标记整理算法混合实现

# 四.轻GC(Minor GC)和重GC(Full GC) #

**Minor GC**

当新对象去伊甸园区(Eden)申请内存失败的时候，就会进行Minor GC，对伊甸园区(Eden)回收非存活对象，而没有被回收的对象，会进入幸存区(Survivor)，这种GC只发生在伊甸园区(Eden)，不会影响到老年区。因为新对象分配内存大部分都在伊甸园区(Eden)，所以伊甸园区(Eden)GC比较频繁。

`注意：在GC之后，还存活的对象，进入幸存区(Survivor)，谁空谁是to，可以交换位置，当一个对象经历了15次GC（可以配置次数：-XX:+MaxTenuringThreshold=15），还存活，就进入老年区。`

**Full GC**

清理整个堆，因为Full GC需要对整个堆进行回收，所以比Minor GC慢，因为我们要尽可能的减少Full GC的次数。我们所说的JVM调优，很大一部分就是对Full GC的优化。

以下情况会造成 Full GC:

*  老年区满了：年轻区的对象转入或创建大对象才会满。
 *  持久区满了(jdk7及之前版本)
 *  方法区满了(jdk8及之后版本)：系统中要加载的类过多。
 *  System.gc() 被显示调用
 *  通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存：第一次Minor GC之后，有2MB的对象转入老年区，然后在下一次Minor GC的时候就会判断老年区的空间是否有2MB，如果没有就进行Full GC。

[jvm]: https://blog.csdn.net/twotwo22222/article/details/127890270?spm=1001.2014.3001.5502
[e119b929838f4532915e35c44e08dc38.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/e119b929838f4532915e35c44e08dc38.png
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