读书笔记-垃圾收集算法

       前面提到堆中存放着所有Java的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件要做的事情就是确定这些对象有哪些还“存活”，哪些已经“死去”。今天我们来看看垃圾收集器是怎么来判断堆中对象的状态的，首先我们来看看可以通过哪些算法来得到对象的状态。

       引用计数算法

       其实现原理就是给对象添加一个引用计数器，当有一个地方引用它时计数器加1，引用失效时计数器减1，任何时候计数器都为0的对象则为不可用对象。其实现简单，效率也很高。但Java没有选用引用计数算法来管理内存，主要原因是它很难判断对象间相互循环引用的问题。

       根搜索算法

       基本思路通过一系列的GC Roots节点作为起始节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象没有任何引用链与GC Roots相连时，则证明该对象是不可用的，所以它们将被判定为可回收对象。

       Java中可作为GC Roots的对象包括以下几种：

• 虚拟机栈（栈桢中的本地变量表）中的引用的对象
• 方法区中的类静态属性引用的对象
• 方法区中的常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI的引用的对象

再谈引用

       Jdk1.2之前，Java中的引用定议传统：如果Reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用。

       Jdk1.2之后，Java引用的概念进行了扩充，将引用分为：强引用、软引用、弱引用、虚引用四种。

• 强引用（Strong Reference）：指程序代码中普遍存在的，类似Object obj = new Object()这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象
• 软引用（Soft Reference）：用来描述一些还有用，但并非必需的对象，对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中并进行第二次回收。如果这次回收还是没有足够的内存才会抛出内存溢出异常。Jdk1.2之后提供了SoftReference类来实现软引用。
• 弱引用（Weak Reference）：也是用来描述非必需对象，强度比软引用更弱，被引用关联对象只能存活到下一次垃圾收集之前。当垃圾收集器工作时，无论内存是否足够都会回收掉只被弱引用关联的对象。Jdk1.2之后提供WeakReference类实现弱引用
• 虚引用（Phantom Reference）：也被称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否存在有虚引用完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例，为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是希望能在这个对象被收集器回收时得到一个系统通知。

永久代垃圾回收

       永久代垃圾收集主要回收两部分：废弃常量和无用的类。

       废弃常量回收，同堆回收，无引用指向常量时执行。

       无用的类，判断是否为无用的类，需同时满足以下3个条件：

1. 该类所有实例都已回收。堆中不存在该类的实例
2. 加载该类的ClassLoader已被回收。
3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

满足以上条件时可对无用类进行回收，是否回收还需通过指定虚拟机参数-Xnoclassgc进行控制，还可以使用verbose:class及-XX:+TraceClassLoading、-XX:+TraceClassUnloading查看类的加载和卸载信息。

 

垃圾收集算法

       标记-清除（Mark-Sweep）算法

       最基础的收集算法，实现如其名字，分为两个阶段标记、清除。首先标记出所有需要回收的对象，标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象。标记过程就是采用前面提到的根搜索算法。

       主要缺点：

1. 效率问题：标记跟清除效率都不高
2. 空间碎片化问题：标记清除之后会产生大量不连续的内存空间，当程序在以后运行过程中需要分配较大空间给对象时，会因无法找到足够连续内存而不得不提前触发一次垃圾收集动作。

       复制（Copying）算法

       实现思路将可用内存划分为大小相等的两块，每次只用其中一块。当这一块用完了，就将存活的对象复制到另一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中一块内存进行回收，内存分配时也就不用考虑碎片等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可。实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存缩小为原来的一半。

       标记-整理（Mark-Compact）算法

       标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

       分代收集（Generational Collection）算法

       根据对象的存活周期的不同将内存分为几块，一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样可以根据各个年代的特点采用适当的收集算法。新生代中每次垃圾收集都有大量对象死去，只有少量存活，所以采用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。