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java學習之Jvm垃圾回收器（基礎篇）

青灯夜游

Oct 16, 2018 pm 04:14 PM

javajvm垃圾回收器

本篇文章就帶給大家java學習之Jvm垃圾回收器（基礎篇）介紹。有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對你們有幫助。

一：概述

在這篇文章中《Jvm運行時資料區》介紹了Java記憶體運行時區域的各個部分，其中程式計數器、虛擬機棧、本地方法棧， 3個區域隨著線程的生存而生存的。記憶體分配和回收都是確定的。隨著線程的結束內存自然就被回收了，因此不需要考慮垃圾回收的問題。而Java堆和方法區則不一樣，各執行緒共享，記憶體的分配和回收都是動態的。因此垃圾收集器所關注的都是這部分記憶體。

接下來我們就討論Jvm是怎麼回收這部分記憶體的。在進行回收前垃圾收集器第一件事就是確定哪些物件還存活，哪些已經死去。下面介紹兩種基礎的回收演算法。

1.1 引用計數演算法

為物件新增一個引用計數器，每當有一個地方引用它時計數器就 1，當引用失效時計數器就-1,。只要計數器等於0的物件就是不可能再使用的。

此演算法在大部分情況下都是一個不錯的選擇，也有一些著名的應用案例。但是Java虛擬機器中是沒有使用的。

優點：實作簡單、判斷效率高。

缺點：很難解決物件之間循環引用的問題。例如下面這個例子

Object a = new Object(); 
Object b = new Object(); 
a=b; 
b=a; 
a=b=null; //这样就导致gc无法回收他们。

1.2 可達性分析演算法

透過一系列的稱為「GC Roots」的物件作為起始點，從這些節點開始向下搜索，搜尋所走過的路徑稱為引用鏈，當一個物件到GC Roots沒有使用任何引用鏈時，則表示該物件是不可用的。

主流的商用程式語言（Java、C#等）在主流的實作中，都是透過可達性分析來判定物件是否存活的。

透過下圖來清晰的感受gc root與物件所展示的連結。所示灰色區域物件是存活的，Object5/6/7皆是可回收的物件

在Java語言中，可作為GC Roots 的物件包含下列幾種

虛擬機器堆疊（堆疊框架中的本機變數表）中引用的物件
方法區中靜態變數所引用的物件
方法區中常數引用的物件
本機方法堆疊（即一般說的Native 方法）中JNI引用的物件

優點：更精確、嚴謹，可以分析出循環資料結構互相引用的情況；

缺點：實作比較複雜、需要分析大量數據，消耗大量時間、分析過程需要GC停頓（引用關係不能改變），即停頓所有Java執行緒（稱為"Stop The World"，是垃圾回收重點關注的問題）。

二：引用

在jdk1.2之後，Java對引用的概念進行了擴充，總體分為4類：強引用、軟引用、弱引用、虛引用，這4中引用強度依序逐漸減弱。

強引用：指在程式碼中普遍存在的，類似Object obj = new Object(); 這類的引用，只有強引用還存在，GC就永遠不會收集被引用的物件。
軟引用：指一些還有用但不是必須的物件。直到記憶體空間不夠時（拋出OutOfMemoryError之前），才會被垃圾回收。採用SoftReference類別來實作軟引用
#弱引用：用來描述非必須物件。當垃圾收集器工作時就會回收掉此類物件。採用WeakReference類別來實作弱引用。
虛擬引用：一個物件是否有虛引用的存在， #完全不會對其生存時間構成影響，唯一目的就是能在這個物件被回收時收到一個系統通知，採用PhantomRenference類別實現

2.1 判斷一個對象生存還是死亡

宣告一個物件死亡，至少要經歷兩次標記。

1、第一次標記

如果物件進行可達性分析演算法之後沒發現與GC Roots相連的引用鏈，那它將會第一次標記並且進行一次篩選。

篩選條件：判斷此物件是否有必要執行finalize()方法。

篩選結果：當物件沒有覆寫finalize()方法、或finalize()方法已經被JVM執行過，則判定為可回收物件。如果物件有必要執行finalize()方法，則被放入F-Queue佇列中。稍後在JVM自動建立、低優先權的Finalizer執行緒（可能多個執行緒）中觸發這個方法；　　

2、第二次標記

GC對F-Queue佇列中的對象進行二次標記。

如果物件在finalize()方法中重新與參考鏈上的任何一個物件建立了關聯，那麼二次標記時則會將它移出「即將回收」集合。如果此時對象還沒成功逃脫，那麼只能被回收了。

3、finalize() 方法

finalize()是Object類別的一個方法、一個物件的finalize()方法只會被系統自動呼叫一次，經過finalize()方法逃脫死亡的對象，第二次不會再呼叫；

特別說明：並不提倡在程式中呼叫finalize()來進行自救。建議忘掉Java程式中該方法的存在。因為它執行的時間不確定，甚至是否被執行也不確定（Java程式的不正常退出），而且運行代價高昂，無法保證各個物件的呼叫順序（甚至有不同執行緒中呼叫）。

三：回收方法區　　

永久代的垃圾收集主要分為兩部分內容：廢棄常數和無用的類別。

3.1 回收廢棄常數

回收廢棄常數與Java堆的回收類似。下面舉個栗子說明

假如一個字串「abc」已經進入常數池中，但目前系統沒有一個string物件是叫做abc的，也就是說，沒有任何string物件的引用指向常數池中的abc常數，也沒用其他地方引用這個字面量。如果這是發生記憶體回收，那麼這個常數abc將會被清理出常數池。常量池中的其他類別（介面）、方法、欄位的符號引用也與此類似。