【Java基础知识】垃圾回收机制总结

垃圾回收机制

概念：

自动垃圾回收是一种在堆内存中找出哪些对象在被使用，还有哪些对象没被使用，并且将后者删掉的机制。所谓使用中的对象（已引用对象），指的是程序中有指针指向的对象；而未使用中的对象（未引用对象），则没有被任何指针给指向，因此占用的内存也可以被回收掉。

在用 C 之类的编程语言时，程序员需要自己手动分配和释放内存。而 Java 不一样，它有垃圾回收器，释放内存由回收器负责。本文接下来将介绍垃圾回收机制的基本过程。

如何判断可以垃圾回收：

引用计数法：

根据引用该变量的个数来判断是否需要被回收，当引用个数为零即被回收。弊端：循环引用无法解决，AB对象引用计数都为1，无法被判定垃圾回收。内存泄漏。

可达性分析算法

扫描堆中的对象，看是否能够沿着GC Root对象为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以被回收。

那些对象可以作为GC Root？

**启动加载类
操作系统引用的Java对象
加锁对象
线程栈帧内的对象
**

四种引用

1. 强引用，例如赋值，没有强引用，就可以被垃圾回收。
2. 软引用，通过软引用对象引用，如果某对象只被软引用时，并且经过一次垃圾回收，内存依然不足，此时就会被该对象就会被垃圾回收。对于软引用对象，会进入引用队列，无强引用引用时，会被释放掉。
3. 弱引用：只要发生垃圾回收，就会被垃圾回收。对于弱引用对象，会进入引用队列，无强引用引用时，会被释放掉。
4. 虚引用：配合引用队列，使用在直接内存上，保证不会内存泄漏。
5. 终结器引用：配合引用队列，使用在Object对象上，调用finallize()方法，回收对象。

垃圾回收算法

1. 标记清除：

• 根据GC Root位置寻找，无法找到的位置就清除。
• 速度快。
• 容易产生内存碎片，如图白色部分。

2. 标记整理：

• 无内存碎片。
• 需要移动，牵扯到引用地址，速度慢。

3. 复制：

• 将存活的复制到另一块区域，然后在交换。
• 无内存碎片。
• 占用双倍内存空间。

分代垃圾回收机制：

1. 新创建一个对象都在伊甸园区，当伊甸园满了的时候，触发Minor GC。
   
   

2. 将存活的对象，“年龄”+1并复制到幸存区To中，然后交换From区和To区，引用交换。

3. 当伊甸园区又满了的时候，会对伊甸园区和From区进行Minor GC，将幸存的对象存到To区中。
   

4. 某些对象经过很多次垃圾回收之后，会由幸存区转移到老年代。
   

5. 当老年代空间不足时，先尝试出发Minor GC，还是空间不足，就会触发Full GC。

Minor GC和Full GC都会触发STW，一个短一个长。

垃圾回收器

• 串行
  单线程
  堆内存较小，适合个人电脑（CPU核数较小）
  
• 吞吐量优先
  多线程
  堆内存较大场景，多核CPU
  单位时间内，STW时间最短
  
• 响应时间优先 CMS
  多线程
  堆内存较大场景，多核CPU
  尽可能STW时间变短
  

Garbage First G1

JDK9默认使用

• 同时注重吞吐量和低延迟，默认的暂停目标是200ms
• 超大堆内存，会将堆分为多个大小相等的Region
• 整体上市标记+整理算法，两个区域之间时复制算法

G1垃圾回收阶段

三个阶段循环收集

第一个阶段-新生代垃圾回收

刚开始对象放在E区，即伊甸园区

伊甸园区满了，即用拷贝算法复制到幸存区

幸存区存储较多，或者对象年龄较大，就放入老年代

第二阶段-新生代回收和并发标记阶段

• 在新生代时会进行GC Root的初始标记
• 老年代占用堆空间比例达到阈值时，进行并发标记（不会STW）

混合收集阶段

新生代跨老年代的问题

有一些新生代被老年代引用，但发生垃圾回收，就要对老年代进行遍历，查找是否引用新生代，这就降低标记速度。于是引用脏卡，引用新生代的就作为脏卡。标记时只标记脏卡就可以了。

Remark

在并发标记阶段引用发生变化时，如图方块C，这时候就出现写保护，将C放入队列，在最终标记阶段在对C进行再标记

参考资料：
B站JVM黑马视频
https://www.cnblogs.com/zhengcheng-java/p/11391601.html