JVM垃圾回收算法

1 什么时候回收垃圾？

1、什么场景下该使用什么垃圾回收策略？

在对内存要求苛刻的场景：想办法提高对象的回收效率，多回收掉一些对象，腾出更多内存。

在CPU使用率高的情况下：降低高并发时垃圾回收的频率，让CPU更多的去执行你的业务而不是垃圾回收。

2、垃圾回收发生在哪些区域？

堆（回收对象）、方法区（不用的常量、类）

3、对象什么时候被回收？

引用计数法：通过对象的引用计数器来判断对象是否被引用。无法处理循环引用问题。

A --> B --> C --> D --> B 此时B被引用了两次
当A不再引用B
A     B --> C --> D --> B BCD循环引用无法被回收。

可达性分析法：以根对象（GC Roots）为起点向下搜索，形成引用链。如果对象不在引用链上，便视作对象不可达，可以回收。

JVM垃圾回收算法-LMLPHP

哪些对象可以作为GC Roots对象？

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
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
本地方法栈中JNI（即 Native方法）引用的对象

注意的是，一个对象不可达，也不一定会被回收。

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public class GCTest {
    private static GCTest obj;

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("finalize方法被调用了");
        obj = this; // 重新引用对象，从FQ队列中出队
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        obj = new GCTest();
        obj = null;
        System.gc();

        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
        extracted();

        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
        obj = null; // finalize()方法已被调用过，对象会被直接回收
        System.gc();
        extracted();
    }

    private static void extracted() {
        if (obj == null) {
            System.out.println("obj == null");
        } else {
            System.out.println("obj可用");
        }
    }
}
finalize方法被调用了
obj可用
obj == null

finalize()的建议

避免使用finalize（）方法，操作不当可能会导致问题。上面的例子中，第二次回收时如果不设置obj==null，对象很难被回收掉。
finalize()优先级低，何时会被调用无法确定，因为什么时间发生GC不确定。
建议使用try...catch...finally来替代finalize()。

4、四种引用

强引用，例如new对象，永远不会回收对象。

软引用，描述有用但是非必需对象，只有内存不足时被回收。

弱引用，描述非必需对象，无论内存情况都会被回收。

虚引用，主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动，结合引用队列使用。不影响对象的生命周期。

Object obj = new Object();
SoftReference<String> sr = new SoftReference<>("helllo");
WeakReference<String> sr = new WeakReference<>("helllo");
ReferenceQueue< String> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference< String> pr= new PhantomReference<>（“hello“queue)

2 垃圾回收算法

垃圾回收算法

基础垃圾回收算法

标记清除法(Mark-Sweep)：标记后直接删除。
- 容易产生内存碎片；分配大内存时速度受到影响，需要找到适合它大小的空间。
标记整理法(Mark-Compact)：标记，内存整理到一侧，删除三步。
- 整理存在开销，没有碎片。
复制(Copy)：内存分为两块，每次只使用其中一块；将存活对象复制到另一块内存，然后清空当前内存；交换使用另一块内存。
- 内存利用率低，性能好，没有碎片。

综合垃圾回收算法

分代回收算法：把内存分为多个区域，不同区域使用不同的回收算法。
增量算法：每次只收集一小块内存区域的垃圾。

分代收集算法

商业虚拟机普遍采用分代收集算法，根据对象的存活周期，把内存分为多个区域，不同区域使用不同的回收算法。

分代的好处是更有效的清除不再需要的对象，提升垃圾回收的效率。

新生代回收（Minor GC | Young GC）
老年代回收（Major GC），通常伴随Full GC，Major GC≈ Full GC
清理整个堆（Full GC）

典型的对象分配流程如下。
JVM垃圾回收算法-LMLPHP

新生代采用的是复制算法，存放存活周期短的对象。老年代对象存活时间长，采用标记-清除或标记-整理算法。

堆的年轻代和老年代，内存比例1:2。年轻代分为Eden和Survivor，内存比例8:1:1。
1. 对象首先存放到Eden中，当Eden内存满后，垃圾收集线程执行minor gc，通过GC Root进行可达性分析，找到非垃圾对象，复制到Survivor S0区（对象头中分代年龄标记为1），清空Eden区域，Eden又可以存储新对象。
2. 当Eden再次满后，同时对Eden和S0执行minor gc，将非垃圾对象复制到S1（分代年龄加1），清空Eden和S0。S0和S1，同一时间只有一个被使用。
3. 当分代年龄达到15后，对象会被复制到老年代。
4. 当老年代满了，会对年轻代和老年代执行full GC。full GC不起作用，则会OOM。

命令行输入jvisualvm，打开Java VisualVM工具的Visual GC插件可以看到程序执行过程中堆容量变化。每次Eden满进行GC，调整堆区域。

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非典型的情况：

新建的对象不一定分配到伊甸园。

对象大于-XX:PretenureSizeThreshold,就会直接分配到老年代
新生代空间不够。例如大数组。

对象也不一定要达到年龄才进入老年代

动态年龄：如果Survivor空间中所有相同年龄对象大小的总和大于Survivor空间的一半，那么年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进入老年代。

触发垃圾回收的条件

Minor GC触发条件：伊甸园空间不足

Full GC触发条件：

老年代空间不足（老年代已满；空间碎片太多，没有连续内存分配对象）
元空间不足
要转成老年代对象所需的空间大于老年代剩余空间。
显示调用System.gc()，建议垃圾回收器执行垃圾回收。设置-XX:+DisableExplicitGC 参数忽略该操作。

分代收集调优思路

让GC尽量发生在新生代，尽量减少Full GC的发生。
合理设置Survior区域的大小，避免内存浪费。（复制算法）

Awecoder