JVM与垃圾收集讲解JVM内存分为虚拟机栈 (VM Stack)、堆 (Heap)、方法区 (Method Area)、

JVM运行时数据区

JVM内存分为虚拟机栈 (VM Stack)、堆 (Heap)、方法区 (Method Area)、程序计数器 (Program Counter Register)、本地方法栈 (Native Method Stack)。其中，

线程共享，堆、方法区
线程独享，虚拟机栈、程序计数器、本地方法栈

虚拟机栈

每个线程有一个私有的栈，跟随线程创建而创建。

栈中存放栈帧 (frame)，每个方法运行时会创建一个栈帧，存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法从被调用到执行完毕，对应栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈。

通常栈指的是虚拟机栈中的局部变量表部分，局部变量表所需要的内存在编译时就被分配好了。栈的大小可动态扩展，

当扩展到无法再申请到足够内存时，抛出一个错误OutOfMemoryError。
当栈调用深度大于JVM允许的栈深度（非确定值）时，抛出一个错误StackOverflowError。

本地方法栈

和虚拟机栈类似，主要为JVM使用到的native方法服务。

程序计数器

每个线程有自己的程序计数器。

如果现在执行的是native方法，则PC寄存器值为空
如果现在执行的是JVM方法，则PC寄存器值为当前执行指令的地址

堆

堆内存是JVM所有线程共享的，JVM启动时已经创建好了堆。JAVA中所有对象和数组都在堆中分配。可以通过GC回收掉这部分内存。当申请不到更多的内存空间时，会抛出OutOfMemoryError。

方法区

所有线程共享。主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分，但是为了与堆进行区分，通常又叫“非堆”。这个区域的内存回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载。当方法区无法满足内存分配需求时，则抛出OutOfMemoryError异常。

以下是栈、堆和方法区之间的关系，

垃圾收集 (GC相关)

判断一个对象是否可被回收

引用计数法 (ReferenceCounting)

给对象添加一个引用计数器，当对象增加一个引用时计数器+1，减少一个引用时，计数器-1。当对象的计数器为0时，表明对象可以被回收掉了。

这种方法看似没有什么问题，但是当它遇到循环引用的情况就不行了，如下，

public class MyObject {
    public Object ref = null;
    public static void main(String[] args) {
        MyObject myObject1 = new MyObject();
        MyObject myObject2 = new MyObject();
        myObject1.ref = myObject2;
        myObject2.ref = myObject1;
        myObject1 = null;
        myObject2 = null;
    }
}

此时myObject1与myObject2互为引用，引用计数器永远不会为0，导致GC无法回收掉他们。正是因为循环引用的存在，Java虚拟机不使用引用计数法。

可达性分析 (Readchablility Analysis)

以GC Roots为起始点开始向下搜索，当一个对象到GC Roots不可达时，证明此对象不可用了。

在Java语言中，常作为GC Roots的对象为：

虚拟机栈 (栈帧中的局部变量表）中引用的对象
本地方法栈中JNI (即native方法)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

这些对象能作为GC Roots对象的原因是：GC (Garbage Collector)是用来管理JVM中的堆，而虚拟机栈、本地方法栈、方法区和常量池并不被GC管理。

可达性分析算法中，上述提到的不可达的对象并不是立即死亡的，对象有一次自我拯救的机会 (finalize方法)。在JVM中对象死亡至少需要经历两次标记过程，

第一次是在可达性分析时被标记为不可达
第二次是在虚拟机简历的Finalizer队列中判断对象是否需要执行finalize方法。

finalize方法

finalize()方法如果没有被复写或调用，则判定为不需要执行，对象死亡。finalize()方法如果在Finalizer队列中缓慢执行还没有结束或者发生了死循环，也会被宣告死亡。拯救自己的方法就是在finalize()方法建立起引用，那么第二次标记时对象就会被移除出“即将回收”的集合。

但因为每个对象只能触发一次finalize()方法，并且其运行代价高昂，有很高的不确定性，所以不推荐使用。

引用类型

判定对象是否可以被回收都与引用类型有关。

强引用

被强引用关联的对象不会被回收 。可通过 new 来创建强引用。

Object obj = new Object();

软引用 (SoftReference)

被软引用关联的对象只有在内存不够的情况下才会被回收。使用 SoftReference 类来创建软引用。

Object obj = new Object(); 
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<Object>(obj); 
obj = null; // 使对象只被软引用关联

弱引用 (WeakReference)

被弱引用关联的对象一定会被回收，它只能存活到下一次GC发生之前。使用 WeakReference 类来创建弱引用。

Object obj = new Object(); 
WeakReference<Object> wf = new WeakReference<Object>(obj); 
obj = null;

虚引用 (PhantomReference)

虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要进行垃圾回收。如果程序发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

Object obj = new Object();
ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
// 创建虚引用，要求必须与一个引用队列关联
PhantomReference pr = new PhantomReference(obj, queue);

垃圾收集算法

标记清除

标记阶段，标记程序中每个活动对象
清除阶段，清除掉为标记对象并且重置标记位

缺点：

标记、清除过程效率不高
产生大量内存碎片，无法给大对象分配内存

标记整理

将所有存活对象移动到一起，直接清理掉边界外的内存

优点是不会产生内存碎片，缺点是移动对象导致效率不高，影响处理效率

复制

将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这一块内存用完了就将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把使用过的内存空间进行一次清理。

缺点是只使用了内存的一半。

分代收集

现代商业化虚拟机主要采用分代收集算法，它根据对象存活周期将内存划分为几个代，不同的代采用适合其的收集算法。

一般而言，JVM将堆分为新生代和老年代。

新生代使用：复制算法
老年代使用：标记-清除或者标记-整理算法