Java垃圾回收算法

JVM内存模型
1、栈
Java栈是与每一个线程关联的，JVM在创建每一个线程的时候，会分配一定的栈空间给线程。存储局部变量、引用、方法、返回值等。
StackOverflowError：如果在线程执行的过程中，栈空间不够用，那么JVM就会抛出此异常，这种情况一般是死递归造成的。
2、堆

Java中堆是由所有的线程共享的一块内存区域，堆用来保存各种JAVA对象，比如数组，线程对象等。

 

2.1堆的分代
JVM堆一般分为三个部分：
Young：年轻代
Young区被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是被使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在Young区间变满的时候，minor GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象将被移动到Tenured区间。
Tenured：年老代
Tenured区主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象，当一些对象在Young复制转移一定的次数以后，对象就会被转移到Tenured区，一般如果系统中用了application级别的缓存，缓存中的对象往往会被转移到这一区间。
Perm：持久代
Perm代主要保存class,method,filed等对象，这部门的空间一般不会溢出。

java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space 的错误，造成这个错误的很大原因就有可能是每次都重新部署，但是重新部署后，类的class没有被卸载掉，这样就造成了大量的class对象保存在了perm中，这种情况下，一般重新启动应用服务器可以解决问题。

 

2.2堆的大小
-Xmx：指定JVM堆得最大内存，在JVM启动以后，会分配-Xmx参数指定大小的内存给JVM，但是不一定全部使用，JVM会根据-Xms参数来调节真正用于JVM的内存
-Xms ：指定了JVM初始启动以后初始化内存

-Xmx -Xms之差就是三个Virtual空间的总大小（年轻代、年老代、持久代）

3、栈与堆的比较：
栈是运行时的单位，而堆是存储的单位。
栈解决程序的运行问题，即程序如何执行，或者说如何处理数据；堆解决的是数据存储的问题，即数据怎么放、放在哪儿。在Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应，这点很容易理解，因为不同的线程执行逻辑有所不同，因此需要一个独立的线程栈。而堆则是所有线程共享的。
对象存放在堆中，对象引用和基本类型存放在栈中；对象的属性存放在堆中，对象的方法存在栈中。

程序运行永远都是在栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。

在JVM中，静态属性保存在Stack指令内存区，动态属性保存在Heap数据内存区

JVM垃圾回收机制
分代垃圾回收
不同的对象生命周期不同。与业务信息有关的对象生命周期较长，如Http请求中的session对象、线程、socket连接。程序运行过程中的临时变量生命周期较短，如String对象。
把不同生命周期的对象放在不同代上，不同代上采用最合适它的垃圾回收方式进行回收。JVM中共划分为三个代：年轻代、年老代和持久代，其中持久代主要存放Java类的类信息，与垃圾收集要收集的Java对象关系不大，年轻代和年老代的划分是对垃圾收集影响较大的。
年轻代：存放所有新生成的对象；
年老代：在年轻代中经历了N次垃圾回收仍然存活的对象，将被放到年老代中，故都是一些生命周期较长的对象；
持久代：用于存放静态文件，如Java类、方法等。（持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。）

新生代的垃圾收集器命名为“minor gc”，老生代的GC命名为"Full Gc 或者Major GC".其中用System.gc()强制执行的是Full Gc.

引用计数

垃圾回收机制，最常被提及的就是引用计数法了，这是一种简单速度很慢的垃圾回收技术。它的工作原理如下：

1. 每个对象都含有一个引用计数器。
2. 当有引用连接至对象的时候，引用计数加1；当引用离开了作用域或者被置为null的时候，引用计数减1。
3. 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，但引用计数却不是零”的情况。对回收器而言，定位这样的交互自引用的对象组所需要的工作量极大。

因此，引用计数常用来说明垃圾收集的工作方式，但似乎从未被应用于任何一种Java虚拟机实现中。

自适应垃圾回收

引用计数最大的问题是“交互自引用的对象组”怎么解决。当然，问题肯定是已经被解决的。Java虚拟机采用了一种“自适应”的垃圾回收技术。

Thinking in Java 中，作者给这种垃圾回收器起了一个很长的称呼：“自适应的、分代的、停止-复制、标记-清扫”式垃圾回收器

标记-清扫

这种算法依据的思想就是：对任何“活”的对象，一定能追溯到它在堆栈或者静态存储区中的“引用”,因此，从静态存储区和堆栈开始，遍历所有引用，就可以找到所有活得对象（注意，这里由静态存储区和堆栈开始，追踪引用指向的对象，然后再解析对象中包含的引用，这样就可以找到所有活的对象）。

1. 根据上面的思想，对所有活的对象进行“标记”
2. 第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除，所有未标记的对象都被作为垃圾回收并返回空闲列表。

下图 展示了垃圾收集之前的堆，阴影块是垃圾，因为用户程序不能到达它们：

停止-复制

如上图所示，标记-清扫算法会有一个很大的问题，就是会产生很多“堆碎片”，为解决这个问题，java垃圾回收器采用了“停止-复制”算法，这种算法的过程如下：

1. 首先暂停程序的运行，
2. 然后将所有存活的对象从当前堆复制到新堆，没有被复制的对象，全部都是“垃圾”。当被复制到新堆时，对象被重新紧密排列，这样就解决了堆碎片的问题
3. 注意，这个算法不是在后台进行的，而是停止当前所有动作，所以叫做停止-复制算法

分代的：

将堆分成新生代（Eden, From Survivor, To Survivor）和老 年代，在新生代中使用复制算法，即Minor-GC，当一些对象经过多次的Minor-GC后还留在新生代，则会被搬移到老年代中。

而老年代中使用标记- 清理或标记-整理算法，即Major GC/Full GC。

自适应的：

java虚拟机会自动监视，如果所有对象都很稳定（存在的代数比较多，老年代），则会切换到标记-清理算法。如果堆空间出现很多碎片，则会自动切换回“停止-复制”方式。这就是自适应技术。