Java垃圾回收机制

Java虚拟机中堆的实现有点像一个传送带，每分配一个对象，它就往前移动一格。这就意味着对象存储空间的分配速度非常快。

1、垃圾回收技术

一、找到所有存活的对象
   (1)引用计数，是一种简单但速度很慢的垃圾回收技术。每个对象都含有一个引用计数器，当有引用连接到对象时，引用计数加1.当引用离开作用域或被置为NULL时，引用计数减1.虽然管理引用记数的开销不大，但这项开销在整个程序生命周期中将持续发生。垃圾回收器会在含有全部对象的列表上遍历，当发现某个对象的引用计数为0时，就释放其占用的空间。这种方法有个缺陷，如果对象之间存在循环引用，可能会出现“对象应该被回收，但引用计数不为零”的情况。对垃圾回收器而言，定位这样的交互自引用的对象组所需的工作量极大。 引用计数常用来说明垃圾收集的工作方式，但似乎从未被应用到任何一种java虚拟机中。

  （2）自适应的垃圾回收技术，它依据的思想是：对任何“活”的对象，一定能最终追溯到其存活在堆栈或静态存储区之中的引用。这个引用链条可能会穿过数个对象层次。由此，如果从堆栈和静态存储区开始，遍历所有的引用，就能找到所有“活”的对象。对于发现的每个引用，必须追踪它所引用的对象，然后是此对象对象包含的所有引用，如此反复进行，直到“根源于堆栈和静态存储区的引用”所形成的网络全部被访问为止。

二、处理所有存活的对象
（1）停止--复制。这意味着先暂停程序的运行（所以它不属于后台回收模式），然后将所有存活的对象从当前堆栈复制到另一个堆，没有被复制的全部是垃圾。当对象被复制到新堆时，它们是一个挨着一个的，所以新堆保持紧凑排列，。
    当把对象从一处搬到另一处时，所有指向它的那些引用都必须修正。位于堆栈或静态存储区的引用可以直接修正，但可能还有其他指向这些对象的引用，它们在遍历的过程中才能被找到。
    对于这种复制式回收器，效率为降低。原因在于1、维护比实际需要多一倍的空间。
某些Java虚拟机处理方法是：按需从堆中分配几块较大的内存，复制动作发生在这些大块内存之间。2、在于复制。程序进入稳定状态之后，可能只会产生少量垃圾，甚至没有垃圾。复制式回收器仍然会将所有内存自一处复制到另一处，这很浪费。
为了解决问题，一些Java虚拟机会进行检查：要是没有新垃圾产生，就会转换到另一种工作模式标记--清扫。

（2）标记--清扫。其所依据的同样是从堆栈和静态存储发，遍历所有的引用，进而找出所有存活的对象。每当它找到一个存活对象，就会给对象设一个标记，这个过程不会回收任何对象。只有全部标记工作完成的时候，清理动作才会开始。在清理过程中，没有标记的对象将被释放，不会发生任何复制动作。（标记--清扫工作也必须在程序暂停情况下才能进行）

三、实际垃圾回收机制设计
现行的垃圾回收器用分代的方式来采用不同的回收设计。分代的基本思路是根据对象生存时间的长短，把堆内存分成3个代：
Young(年轻代)
Old(老年代)
Permanent(永久代)
垃圾回收器会根据不同代的特点采用不同的回收算法，从而充分利用各种回收算法的优点。
采用“分代回收”的策略基于如下两点事实：
（1）、绝大对数的对象不会被长时间引用，这些对象在其Young期间就会被回收。
（2）、很老的对象（生存时间很长）和很新的对象（生存时间很短）之间很少存在相互引用的情况。
根据上面两点事实，对于Young代的对象而言，大部分对象都会很快就进入不可达状态，只有少量的对象能熬到垃圾回收执行时，而垃圾回收器只需要保留Young代中处于可达状态的对象，如果采用复制算法只需要少量的复制成本，因此大部分垃圾回收器对Young代都采用复制法。
Young代由1个Eden区和2个Survivor区构成。绝大多数对象先分配到Eden区中，Survivor区中的对象都至少在Young代中经历过一次垃圾回收，所以这些对象在被转移到Old代之前会先保留在Survivor空间中。同一时间2个Surivivor空间有一个用来保存对象，而另一个是空的，用来在下次垃圾回收时保存Young代中的对象。每次复制就是将Eden和第1个Survivor的可达对象复制到第2个Survivor区，然后清空Eden与第1个Survivor区。

Old代
Old代的大部分对象都是经过多次垃圾回收存活的对象，随着时间越久，Old代对象就会越多，因此Old代的空间要比Young代空间更大。出于这两点考虑，Old代的垃圾回收具有如下两个特征：
（1）、Old代垃圾回收的执行频率无需太高，因为很少有对象会死掉。
（2）、每次对Old代执行垃圾回收需要更长时间来完成。
基于以上考虑，垃圾回收器通常会使用标记压缩算法。这种算法可以避免复制Old代的大量对象。

Permanent代
Permanent代主要装载Class、方法等信息，默认为64M，垃圾回收机制通常不会回收Permanent代中的对象。对于那些需要加载很多类的服务器程序，往往需要加大Permanent代内存，否则可能因为内存不足而导致程序终止。

当Young代的内存将要用完的时候，垃圾回收机制会对Young代进行垃圾回收，垃圾回收机制会采用较高的频率对Young代进行扫描和回收。因为这种回收的系统开销比较小，因此也被称为次要回收。当然Old代的内存将要用完时，垃圾回机制会进行完全回收，也就是对Young代和Old代都要进行回收，此时回收成本就大得多了，因此也称为主要回收。

这种自适应技术可称为----自适应的、分代的、停止--复制、标记--清扫式垃圾回收器。