虛擬機-- 垃圾收集 對象 區域 時機

垃圾收集器與內存分配策略

一、 GC要做的事情

1. 哪些內存需要回收 ？
2. 什麼時候回收 ？
3. 如何回收 ？

二、 什麼時候需要GC ?

1. 內存溢出、內存泄漏等;
2. 垃圾收集收成系統達到更高併發量的瓶頸時。

三、 正文

1 哪些內存需要回收 ？

1. 基本不考慮

   • 部分: 程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧
   • 原因: 在編譯期基本確定了內存大小

2. 主要考慮

   • 部分: Java堆和方法區
   • 原因: 運行期間動態分配內存。

2 什麼時候回收 ？

• 答: 對象已死的時候
  #### 問題來了，如何判斷對象已死 ？

1. 引用計數算法

   • 定義: 給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值加1;當引用失效時，計數器值就減1;
        任何時刻計數器爲0的對象就是不可能再被使用的。
   • 好處: 實現簡單，效率高
   • 缺陷: 很難解決對象之間互相循環引用的問題

2. 可達性分析算法

   • 定義： 通過一系列的稱爲 GC Roots 的對象作爲起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲引用連，
        當一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，則證明此對象是不可用的。

   • java中，GC Roots對象

     • 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
     • 方法區中類靜態屬性引用的對象
     • 方法區中常量引用的對象
     • 本地方法棧中JNI(即Native方法)引用的對象

3. 引用

   • 第一和第二種算法判定對象是否存活都與引用有關。

   • JDK 1.2 後，引用有了新的定義,以下順序引用由強變弱

     • 強引用(Strong Reference)

     Object obj = new Object(); 程序中類似這樣的就是強引用。

     • 軟引用(Soft Reference)

     軟引用關聯的對象，在系統將要發生內存溢出異常之前，將會把這些對象列進 回收範圍之中進行第二次回收；

     • 弱引用(Weak Reference)

     弱引用關聯的對象，只能生存到下一次垃圾收集發生之前。

     • 虛引用(Phantom Reference)

     虛引用存在的唯一意義： 在對象被回收的時候，收到一個系統通知；

   • 補充：

     • 強引用是普遍存在。
     • 軟引用和弱引用都是用來描述非必須的對象。
     • 虛引用又稱爲幽靈引用或者幻影引用。

4. 生存還是死亡 ？

   • 需要注意的是，通過可達性分析算法得到的不可達的對象，也不是非死不可的。

   • 一個對象的死亡，至少經歷兩次標記過程：

     • 1 可達性分析不可達的對象，被第一次標記並且進行一次篩選；

       • 篩選的條件：此對象是否有必要執行finalize()方法,，虛擬機將以下兩種情況都視爲 沒有必要執行。

         • 1 對象沒有覆蓋finalize()方法;
         • 2 finalize()方法已經被虛擬機調用過

     • 2 篩選被判定有必要執行finalize()方法，進入 F-Queue的隊列，等待被線程執行該方法。

       • 線程: 虛擬機自動創建的、優先級低的Finzlizer線程。

       • 執行：所謂的執行是指虛擬機會觸發這個方法，但不會一直等待它運行結束。

         • 原因：如果對象在Finzlize（）方法中執行緩慢 或 發生死循環；可能導致F-queue隊列中其他對象
              永遠處於等待,甚至導致整個內存回收系統崩潰。

   • finalize() 方法是對象逃脫死亡命運的最後一次機會，稍後GC將對F-Queue中的對象進行第二次小規模的標記

     • 如果對象重新與引用鏈上的任何一個對象建立關聯，（例如: 對象把自己的值 -賦值給某個類的變量或對象的成員變量），移出即將回收的集合；
     • 如果對象沒有移出回收的集合，基本上確定了被回收。
   • 任何一個對象的finalize()方法只會被系統自動調用一次。
   • finalize()： 運行代價高昂，不確定性大，無法保證各個對象的調用順序。
   • 使用 try-finally 完全可以替代 finalize()方法。

5. 回收方法區

   • 方法區（HotSpot虛擬機中的永久代）

   • java 虛擬機規範中，不要求在方法區進行垃圾收集。 因爲收集性價比比較低。

     • 堆新生代中，一次垃圾回收可以回收 70%- 95%的空間。
     • 永久代(方法區) 收集效率遠低於此。

   • 永久代的垃圾收集分爲兩部分：

     • 廢棄常量

       • 定義： 回收廢棄常量與回收Java堆中的對象類似。
       • 判斷依據： 常量池中的字面量的回收爲例， 一個字符串”a“在常量池中，當前系統中沒有String對象是"a"，也沒有其他
         地方引用這個字面量，這時候如果發生內存回收，沒有必要的話，這個“a”常量會被系統清理出常量池。

       • 常量池中的其他類（接口）、方法、字段的符號引用也與此類似。

     • 無用的類

       • 判斷依據:

         • 該類所有的實例已經被回收，換句話說就是Java堆中不存在該類的任何實例。
         • 加載該類的ClassLoader已經回收。
         • 該類對應的java.lang.class對象沒有在任務地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。
       • 虛擬機可以對滿足上述三個條件的對象進行回收，不是必然的。
   • 大量使用反射、動態代理、CGLib 等ByteCode框架、動態生成JSP以及OSGj這類頻繁自定義ClassLoader的場景都需要虛擬機具備類卸載的功能，以保證永久代不會溢出。

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