title: JVM学习笔记——GC概述
date: 2018/9/2 12:05:00
description: 最近开始着手JVM的学习，在这里把自己学习过程中的笔记分享出来，希望能帮到一些小伙伴，同时也是对自己的学习的一个梳理。
其实GC主要就是思考以下三件事情：
哪些内存需要回收？
什么时候回收？
如何回收？
哪些内存需要回收
主要针对Java堆和方法区，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈内存分配与回收具有确定性，所以不需要过多考虑GC的问题。
其中方法区的回收主要针对以下两种：
回收常量
没有任何地方引用到该常量时，该常量将会被回收。
回收无用类
同时满足以下几个条件则视为“无用类”。
Java堆中不存在任何该类的实例
加载该类的ClassLoader已经被回收
该类的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问到该类。
什么时候回收（判断对象是否“死去”）
引用计数算法 为对象增加一个引用计数器，每有一次引用则计数器+1，失去一个引用则计数器-1。这种算法效率很高，实现也很简单，但是在相互引用的情况下，会出现无法回收的情况。例如：a.instance = b; b.instance = a;
可达性分析算法
使用GC Roots作为起始点，当一个对象到GC Roots没有引用链路时（即不可达），则此时对象视为“死亡”。此方法也是现有JVM中常用的算法。
GC Roots包括下面几种：
虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
本地方法栈中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
换句话来说，以上4中类型其实就是：类成员变量，类静态变量，常量，局部变量，只要某个对象不被以上4种类型关联到，那么该对象就是“已死”的，gc时就会被回收内存空间。
如何回收（垃圾收集算法）
标记-清除算法（Mark-Sweep）
它是最基础的算法，后续的算法都是针对它的缺点改进而生。它存在两个缺点：
效率问题。标记与清除这两个过程效率都不高。
空间问题。如图所示，清除后的内存空间是不规整的，会产生大量的内存碎片。大量的碎片会导致分配大对象时，找不到连续的内存空间而提前触发另一次GC。
复制算法（Copying）
针对标记-清除的效率问题，复制算法将内存分为两块空间，每次只使用其中一块。当这块的内存空间用完时，将存活的对象移到另一块中，然后将已使用的内存空间一次性清理掉。这样做的好处是不会产生碎片，清除也是针对连续的空间做处理，只要移动堆指针就行。
实际上在现在的虚拟机中，将这种算法应用在新生代。按照8：1：1的比例将内存分为三块，每次使用一块较大的与较小的其中一块，清理时将存活对象移到剩下的一块中，这样每次只会浪费10%的内存，由于新生代中的内存一般都是“朝生夕死”的，使用这种算法可以极大的提升效率。但是，不能保证每次清理时，剩下的一块空间能够存放所有的存活对象，所以这里会依赖其他内存空间（一般指老年代）进行分配担保（Handle Promotion）。
标记-整理算法（Mark-Compact）
复制算法在对象存活率较高时，效率就会变低，所以针对高对象存活率的情况，就有人提出了该算法。标记的过程并没有变化，但标记后并不是进行“清除”，而是将存活的对象向一端进行移动整理，然后清除掉其余的空间。现代虚拟机常将这种算法在老年代中使用。
分代收集算法（Generational Collection）
分代收集算法是根据对象的存活时间，将内存划分几块（一般分为新生代和老年代），这样就可以根据不同的内存区域特点采用不同的算法。针对新生代，使用复制算法，用少量的内存空间换来更大的效率；针对老年代，使用标记-整理或标记-清除来处理。