Java 垃圾回收机制

Java 垃圾回收机制

• Garbage Collection 垃圾回收机制是指 JVM 虚拟机自动管理内存的一种机制，通过自动检测识别并回收不再使用的对象（垃圾对象），以达到释放内存空间，提高程序的性能和稳定性

判断垃圾对象的方法

• 引用计数法：给对象添加一个引用计数器，每当有一个引用指向该对象时，计数器加 1，当引用失效时，计数器减 1，所以当计数器为 0 时，表示没有引用指向该对象，说明该对象可以被回收，不过由于它无法处理对象间相互循环引用问题，因此 Java 没有采用引用计数法
• 可达性分析算法：通过一系列称为 GC Roots 的对象（比如栈帧中的局部变量、静态变量等）作为起点，通过遍历 Reference Chain 引用链向下搜索，标记可达对象，清除不可达对象，于是垃圾对象就会被回收，这是 Java 采用的主流判断方式

GC Roots

• 虚拟机栈内栈帧中的局部变量
• 本地方法栈内的对象
• 堆内的静态变量和字符串常量池中的对象

垃圾回收算法

• 标记-清除算法（Mark-Sweep）：先标记所有被引用的对象（可达对象），然后统一回收清除不可达对象，缺点是容易产生大量内存碎片
• 复制算法（Copying）：将内存分为大小相等的两块交替使用，每次只使用其中一块，当一块内存用完时，将存活对象复制到另一块内存区域，然后清除原内存区域，缺点是空间利用率较低
• 标记-整理算法（Mark-Compact）：先标记存活对象（可达对象），然后将所有存活对象向内存一端整理移动，最后直接清理边界外的内存（实现内存碎片压缩）

分代收集

• 根据对象生命周期长短采用不同的策略，平衡内存利用率与性能
• 将堆内存划分为 Young Generation 新生代和 Old Generation 老年代，新生代又进一步分为 Eden 伊甸园区和两个 Survivor 幸存者区，即 S0（From Survivor）和 S1（To Survivor），针对不同代的特点采用不同的回收策略
• 新生代：对象存活率低（比如临时变量），采用复制算法
  • Eden 伊甸园区：新对象分配的区域
  • 两个 Survivor 幸存者区：每次 GC 后存活的对象从 Eden 和 From 中复制到 To，然后交换一下 From 和 To 的角色，保证 Eden 和 From 总是空着的
• 老年代：对象存活率高（比如长生命周期的对象），采用标记-清除或标记-整理算法