GC-垃圾回收机制

一.垃圾回收机制干嘛的

当我们运行一个程序时，创建的对象和一些变量是存在内存中，如果我们创建的对象和变量过多，它会占用大量的内存，在程序运行时，有一些对象和变量可能是无用的，我们没必要浪费内存去存储，垃圾回收机制就是帮我们回收这些无用的垃圾。

二.垃圾回收机制主要针对哪些内存

JVM运行时内存区域主要包括五大部分，分别是程序计数器，本地方法栈，java虚拟栈，方法区，堆，由于，程序计数器，本地方法栈，java虚拟栈是每个线程私有的，当线程运行完毕时，会自动回收这些内存区域，而对于堆和方法区是线程共享的，这部分内存的分配和回收都是动态的，所以方法区和堆是GC主要针对的区域。堆中需要回收的主要是对象，方法区回收的主要是一些无用的常量和类，无用的常量可以通过引用计数可以判断是否是废弃的常量。无用的类是指该类的实例都已经被回收，加载该类的ClassLoader已经被回收，该类对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类

三.GC搜索算法

引用计数器：

​ 每一个对象都拥有一个对象引用计数器，当增加一个对该对象的引用时，引用计数器就会加一，减少一个对象引用，引用计数器就会减一，当该对象的引用计数器为0时，则认为该对象没有被引用是可以进行回收的，但是引用计数器有一个缺点，就是无法解决循环引用，比如A对象引用了B对象,B对象引用了A对象,但是这两个对象没有被任何的其它对象引用，这两个对象就无法回收了

GC Roots可达性分析

从一些GC ROOTS对象作为起点，向下搜索，搜索通过的路径为引用链，当一个对象没有被该引用链连接时，则认为该对象是无用的。

GC Roots对象包括虚拟机栈中的引用的对象，方法区域中的类静态属性引用的对象，方法区域中常量引用的对象。

四.对象的引用是什么

无论是引用计数器还是可达性分析，判断对象是否有用都与引用有关，那如何定义对象的引用。

Java中对象的引用分为四种级别，由高到低分别为：强引用，软引用，弱引用，虚引用

强引用（Strong Reference):

强引用在我们每天写代码的时候都会用到，比如Object obj = new Object();如果一个对象被强引用引用，那么这个对象是不会被垃圾回收器回收的。

软引用(SoftReference):

如果一个对象具有软引用，当JVM内存空间充足的情况下，垃圾回收器不会回收它

Object obj = new Object();
// 软引用
SoftReference<Object> sr = new SoftReference<>(obj);
try {
	System.out.println(obj);//java.lang.Object@15db9742
	System.out.println(sr.get());//java.lang.Object@15db9742
	obj = null;
	// 创建超出最大堆内存的对象
	byte []bs = new byte[1024*1024*10];
} catch (Exception e) {
}finally {
	System.out.println(obj); //null 
	System.out.println(sr.get());//null 堆内存不够，清理软引用
}

可以用来实现内存敏感的高速缓存.在jvm报告内存不足时，立刻清空所有软引用

gc回收软引用的过程

1. 首先将SoftReference引用的obj置空
2. 标记new Object()为finalize
3. 回收内存，并添加到RefererceQueue.(如果有的话)

弱引用

被弱引用引用的对象可有可无，只要被GC扫描到，随时都会被清除。

Object obj = new Object();
WeakReference<Object> wr = new WeakReference<Object>(obj);
System.out.println(obj);//java.lang.Object@15db9742
System.out.println(wr.get());//java.lang.Object@15db9742
obj = null;
System.gc();
System.out.println(obj); //null
System.out.println(wr.get());//null 虚引用 gc回收垃圾时回收

虚引用

如果一个对象持有虚引用，那么它就与没有任何引用一样，在任何时候都会被垃圾回收器回收，不能单独使用也不能通过它访问任何对象，虚引用必须和引用队列(ReferenceQueue)联合使用

Object obj = new Object();
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> pr = new PhantomReference<Object>(obj,queue);
System.out.println(obj);//java.lang.Object@15db9742
System.out.println(pr.get());//null
System.out.println(queue.poll());//null
//=================================
obj = null;
System.gc();
System.out.println(obj);//null
System.out.println(pr.get());//null
System.out.println(queue.poll());//java.lang.ref.PhantomReference@6d06d69c

五.GC回收算法

• 标记清除法：标记清除法从GC ROOT出发，进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完后，再扫描整个空间未被标记的对象，进行回收。标记清除法容易产生大量不连续的空间。
• 标记整理法：采用与标记清除法一样的方式对对象进行标记，它会将存活的对象移到一端，然后将边界的对象清除，解决了内存碎片的问题。
• 复制算法：把堆分成大小相同的两块，每次使用一块，将存活的对象移动到空闲的一块，然后将另一块的内存清空。由于需要分配空闲的内存，所以内存利用率不高
• 分代收集算法：大部分jvm目前采用的算法，它将根据对象存活的生命周期将内存分为若干不同的区域。一般分为老年代，新生代，在堆区之外还分配一个永久代。老年代的特点是每次垃圾回收只有少量的对象需要被回收，一般采用标记整理法，新生代由于每次都有大量的对象需要被回收，一般采用复制算法。

新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区，和两个survivor区（survivor0,survivor1）,所有新生成的对象首先会被放在年轻代，回收时先将一个eden区的存活对象复制到一个survivor0区，然后清空eden区，当survivor0被放满了，会将eden区和survivor0区的对象复制到survivor1，然后清空eden和这个survivor0区，此时survivor0区是空的，然后将survivor0与survivor1交换，保证survivor1是空的，如此循环往复。但是当survivor1不足以存放eden区和survivor0区的对象时，就将存活对象存放到老年代，若是老年代也存满了则触发Full GC,就是新生代老年代都进行回收。当新对象在Eden区申请空间失败时，会触发Eden区的垃圾回收。（Scavenge GC)

在年轻代存活了N次垃圾回收后任然存活的对象，就会被存放到老年代，当老年代内存满的时候会触发Full GC.(对整个堆进行垃圾回收)