Java垃圾回收机制

java垃圾回收是java语言方面与c++的一个主要特性吧，极大的方便了程序员的开发操作，无需自己管理内存。

要了解java垃圾回收机制首先简单了解下java内存模型

JAVA内存模型

程序运行的时候，内存主要由以下部分组成：

1. 堆：所有线程共享一个堆；存放的都是new 出来的对象；使用完了的对象，将来都不被使用的对象，由垃圾回收器回收，清理出内存以便创建新对象
2. 方法区：所有线程共享一个方法区；里面存放的内容有点杂，可以认为是除堆和栈中的其它东西（如类信息，静态变量，常量，代码等）；Java虚拟机规范规定可以不对方法区进行垃圾回收，当并不是不回收，主要看具体虚拟机的实现，比如可以回收一些废弃常量和无用的类，如果大量加载cglib代理子类的话将会发生持久代溢出；
3. 程序计数器：也叫PC,存放下一条指令所在单元的地址的地方;
4. JAVA栈：每个线程都有一个自己的JAVA栈;这里面有一个叫做栈帧的东西，栈帧存放的一般是方法的局部变量，方法出口信息等；方法调用过程中，栈帧自动压栈出栈，栈空间大小是有限制的；
5. 本地方法栈：与JAVA栈类似，区别是使用的对象不一样，本地方法栈是给Native方法使用的，JAVA栈是给JAVA方式使用的；

如何判断java对象是否要被回收

可达性分析算法：通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，当一个对象到GC Roots没有任何路径相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则此对象为垃圾对象。

那么，哪些对象可以被认为是“GC Roots”对象呢，如下

• Class - 由系统类加载器加载的对象，这些类是不能够被回收的，他们可以以静态字段的方式保存持有其它对象。

• Thread - 活着的线程

• Stack Local - Java方法的local变量或参数

• JNI Local - JNI方法的local变量或参数

• JNI Global - 全局JNI引用

垃圾回收算法

复制算法

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

标记-清除算法

首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象；

它主要有两个不足：一个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；另一个是空间问题，标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片；

标记-整理

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，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

那么，垃圾对象是如何回收的呢？答案是分代回收。

为什么需要分代收集

不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。分代垃圾回收采用分治的思想，进行代的划分，把不同生命周期的对象放在不同代上，不同代上采用最适合它的垃圾回收方式进行回收。

　　一般，Java堆分为新生代和老年代和持久代(方法区)，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

　　在新生代中，有大批对象死去，只有少量存活，一般选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。新生代分三个区。一个Eden区，两个Survivor区(Eden：Survivor比例是8:1)。使用的使用一个Eden区和一个Survivor区作为申请内存存放对象的区域，如果不够发送一次YGC，将对象通过复制算法移动到另一个Survivor区，如果这个Survivor还是不够需要老年代来进行担保，也就是说如果另一块Survivor区不够将通过担保进制进入老年区。新创建的对象的内存都分配自eden，Minor collection的过程就是将eden和在survivor space中的活对象copy到空闲survivor space中，对象在新生代里经历了一定次数(可以通过参数配置)的minor collection后，就会被移到老年代中，称为tenuring。

　　老年代中因为对象存活率高，不需要大量清理或整理，因此使用“标记—清理”或者“标记—整理”算法来进行回收。

　　GC分为两种，YGC和FGC；

• YGC：对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。

• FGC：对整个堆进行GC，包括Young、Tenured和Perm。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。尽可能减少Full GC的次数
• 有如下原因可能导致Full GC：
  

• 年老代（Tenured）被写满

• 持久代（Perm）被写满

• System.gc()被显示调用

• 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

什么时候发生垃圾回收(GC)

如果只是每次在内存不够就发生GC这种策略是很片面的，当然如果是申请对象内存空间不够的时候肯定是要发送GC以便创建对象的，如果GC了还是不够就会出现内存溢出。但是代码运行阶段GC也是在某些特定点上发生的。

我们已经知道了GC的发送需要让jvm知道哪些对象的要被回收的，那就是说哪些对象被标记了，通过可达性分析发现没有被引用了，但是程序是一直在变化的，我们如果要找到这些对象就需要让程序停下来，这被称为Stop the world这个时候让垃圾回收线程去标记有哪些对象要被回收。而程序需要在那些地方发生停顿然后GC呢？如果停顿点太多影响效率，太少又会经常的出现内存溢出。所以需要定义好那些地方出线GC，这些地方被称为安全点

什么是安全点，长时间执行的地方被称为安全点，例如方法调用，循环跳出，异常跳转。

那怎么保证所有线程在安全点这个时候停下来，现在主要运用一种算法，主动式中断算法，要发生GC的时候设置个标志位，让线程去轮询，标志位置与安全点重合。

当线程不执行的时候怎么办？难道重新分配cpu时间？线程处于sleep的时候，安全区域代码可以被认为是安全点的扩展，表示这个区域内都是安全点，当线程离开安全区域时候，系统检查是否完全根节点，如果完成了，那线程继续执行，否则就要等待完成。