6、内存管理机制---垃圾收集器(上)

       1960年 MIT（麻省理工学院 Massachusetts Institute of Technology ）Lisp语言 第一次使用动态内存分配和垃圾收集技术；

        那些内存需要被释放

        在什么时候释放

        怎样实现释放

 

       程序计数器、jvm栈、本地方法栈随 线程创建和释放(不由GC回收)，栈中的栈帧随方法的进入和退出顺序执行入栈和出,每个栈帧的大小在编译时确定(无动态扩张情况)；

       垃圾收集器对堆回收前，判断对象在后面的程序还要被调用，或者不再被调用，  判断方法：

1、引用计算法：在调用时，计数器值+1；调用结束时，计数器值-1；当计数器值为0时不能再被调用，适用大部分gc算法；但不能解决对象循环互调；

2、可达性分析算法  通过"GC Roots"对象作为起始点，从起始节点开始向下搜索,走过的路径称为引用链（reference chain），当一个对象与GC Roots没有链接时，则该对象是不可用的。

可以作为GC Roots对象包括：

• jvm栈（栈中本地变量表）中引用的对象
• 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 (单例模式 final A a;)
• JNI(c++)中引用的对象

1.2之后对引用进行看扩充,将引用分为:

强引用(String Reference),类似 A a = new A()，只要a还会使用，收集器不会收集a空间

软引用(Soft Reference), 弱引用被回收后，还是不能消除内存溢出，溢出前回收 软引用空间

弱引用(Weak Reference),下次gc收集垃圾时，被回收

虚引用(Phantom Reference);关联对象，在对象被回收之前返回一个系统信息，不能通过虚引用取得实例，该空间已被回收；

 

 

对象的自我救赎finalize()

一个对象被回收前至少要经历两次标记，可达性分析后发现与GC Roots没有连接时，将进行第一次标记， 并筛选该对象是否需要执行finalize()方法；  如果该对象被判定有必要执行finalize方法则将放入F-Queue列队，由低级Finalizer线程去触发它，finalize()提供给对象最后一次不回收的机会，只要和引用链上任何一个对象建立关联即可：

public class Test { 
	public static  Test t=null;
	public void isAlive(){
		System.out.println("still here");
	}
	protected void finalize(){
		System.out.println("执行finalize方法");
		t = this;  //自我引用
	}
	public static void main(String...s) throws Exception{
		t = new Test();
		t=null;
		System.out.println("is here ?");
		System.gc();
		//执行gc()时触发finalize()方法，finalize方法优先级很低，不设置等待，就会出现没有执行就执行下一条语句了；
		Thread.sleep(500);
		t.isAlive();
		System.out.println(t.hashCode());
		//执行了finalize()方法，t复活了，但只能复活一次，若再执行：
		t=null;
		System.out.println("is here ?");
		System.gc();
		Thread.sleep(500);
	    //判定对象t是否还在heap中存在
		System.out.println(t==null);
	}
}

输出：

is here ?

执行finalize方法

still here            //heap中还存在

5629279

is here ?

true            //表示已被回收

原书作者不建议使用此方法复活对象；

 

回收方法区，jvm规范中讲过可以不要求jvm对方法区的垃圾回收，因为能释放的空间很少。永久代的垃圾收集主要有两部分：废弃常量和无用的类。

回收常量与回收heap类似，而回收无用的类比较复杂,判断是否为无用的类：

• java  heap中不存在该类的任何实例
• 该类的类类加载已经被回收
• 该类的Class对象没有被任何地方引用

 

$垃圾收集算法：

标记-清除（Mark- sweep）

标记-整理(Mark- compact)

复制(Copying)

分代收集算法(老年代、新生代)，新生代中98%的会被回收，将新生代分为Eden（大块）、两个survival；每次使用Eden和其中一个survival，当回收时，将Eden和survival中存活的对象一次性的复制到另外一块survival空间上，然后格式化Eden和刚才用过的survival空间，HotSpot默认Eden与survival大小比例8:1，新生代中的90%用来装载新生对象，10%用来转载存活的对象。

 

HotSpot的算法实现(详见下章)： 

          枚举根节点:可达性分析必须在一个一致性的快照中进行-即整个分析期间，系统就像冻结了一样。否则如果一边分析，系统一边动态表化，得到的结果就没有准确性。这就导致了系统GC时必须停顿所有的Java执行线程。在HotSpot实现中，使用一组称为 OopMap 的数据结构来存放对象引用。OopMap会在类加载完成的时候，记录对象内什么偏移量上是什么类型的数据，在JIT编译过程中，也会在特定的位置记录下栈和寄存器哪些位置是引用。

 

          安全点：OopMap内容变化的指令非常多，HotSpot并不会为每条指令都产生OopMap，只是在特定的位置记录了这些信息，这些位置成为“安全点”（SafePoint）。程序执行时只有在达到安全点的时候才停顿开始GC。一般具有较长运行时间的指令才能被选为安全点，如方法调用、循环跳转、异常跳转等。接下来要考虑的便是，如何在GC时保证所有的线程都“跑”到安全点上停顿下来。这里有两种方案：

抢先式中断 （Preemptive Suspension） 和主动式中断 （Voluntary Suspension）。

抢先式中断会把所有线程中断，如果某个线程不在安全点上，就恢复让它跑到安全点上。几乎没有虚拟机采用这种方式。

主动式中断思想是设立一个GC标志，各个线程会轮询这个标志并在需要时自己中断挂起。这样，标志和安全点是重合的。

 

           安全区域：Safepoint机制可以保证某一程序在运行的时候，在不长的时间里就可以进入GC的Safepoint。但是如果程序没有分配CPU时间，例如处于Sleep状态或者Blocked状态，这时候线程无法响应JVM的中断请求。对于这种情况，只能用 安全区域 （Safe Region）来解决。安全区域是指在一段代码片段之中，引用关系不会发生变化。在这个区域中任意地方开始都是安全的。在线程执行到Safe Region中的代码时，就标记自己已经进入了Safe Region，这样JVM在发起GC时就跳过这些线程。在线程要离开Safe Region时，它要检查系统是否已经完成了枚举（或GC过程），如果完成了线程就继续执行，否则就等待。