什么是java垃圾回收

Java垃圾回收機制（Gabage Collection）是Java與C/C++之間的巨大差距所在，但垃圾回收不是Java的專利，任何編程語言都可以考慮和設計垃圾回收。

垃圾回收考慮三件事情： 1，哪些內存需要回收？ 2，什么時候回收？ 3，怎么回收？**

Java垃圾回收自動化地幫我們清理不再使用的內存，既然是“自動化”，為什么還要了解？ 答：當需要排查內存泄漏和內存溢出問題時，當垃圾回收機制成為更高并發性的瓶頸時，需要人工對這些環節進行監控和調節。

Java垃圾回收的管理范圍？

Java內存分成若干區塊，分別是：程序計數器（PRogram Counter Register），虛擬機棧（VM Stack），本地方法棧（Native Method Stack），Java堆（Java Heap）和方法區（Method Area）。

其中，程序計數器，虛擬機棧和本地方法棧是與線程同生死共命運的，因此它們的管理邏輯是比較清晰的。而堆和方法區則不一樣，一個接口的不同實現類所需的內存不一樣，一個方法的不同分支所需的內存也不一樣，這些內存的分配需要在程序運行過程中動態管理。分配與回收都是動態的，所謂Java垃圾回收，管理的就是這部分呢。

回到之前我們說過垃圾回收需要思考三個問題：1，哪些內存需要回收？ 2，什么時候回收？ 3，怎么回收？ 這些問題需要一一解答。

第一個問題：哪些內存需要回收？

或者換個說法——如何判斷一個資源是否不再被使用（“死了”）。

對于Java Heap中的對象回收有兩種方案：

1，簡單而清晰的第一種方案——引用計數算法

給對象添加一個引用計數器，當有一個地方引用了這個對象，計數器就加一，當這個引用失效，計數器減一，當計數器值減為0，說明對象“已死”，可以回收。

引用計數法簡單明了，易于實現，但存在問題，比如，無法解決循環引用情況：

如果對象A和對象B相互引用，即A中有一個屬性引用B，B中有一個屬性引用A。當A和B都不在被外部所使用時，他們之間的引用仍然存在，計數器值不為0，所以不會被回收。

因此，引用計數器算法有其局限性。

2，根搜索法

通過一系列被稱為“GC Roots”的對象作為初始點，逐步向下游進行搜索，搜索做走過的路徑稱為“引用鏈”，當一個對象不在任何一條引用鏈上的時間后，說明它已經“死亡”。

在Java語言中，可作為“GC Roots”的對象如下：

可以發現無論是通過引用計數器還是根搜索法，垃圾標定都與引用相關。

因此，為了賦予此更大的彈性空間，引用也有了分類之說。

引用的分類根本上是按照：當被引用的對象和GC遭遇，引用的“強硬”程度區分的。“強硬”程度由高到低，分為“強引用”，“軟引用”，“弱引用”，“弱引用”。

強引用：只要強引用還在，GC永遠不會回收。

軟引用：還有用的引用，內存空間充裕不回收，如果回收發現仍然會超出內存，再把軟引用部分回收。

弱引用：沒用的引用，GC二話不說，回收！

虛引用（幽靈引用）：一個對象是否存在虛引用，對其生存時間不構成影響，無法通過虛引用獲得對象實例，只是在垃圾回收時，收到一個系統通知。換句話說，虛引用是輔助垃圾回收機制的設計。

這有點像商販和城管的關系。

強引用就是證照齊全，固定門點，城管是不會管的。

軟引用是也有證照，但是流動攤販。城管可以不管你，但如果上頭來檢查，群眾有舉報，那不好意思，城管要遣走你。

弱引用就是不法小販，遇到就絕不姑息。

虛引用就是那小販已經跑了，剩點家什，城管收走，在賬上記上一筆，收繳XXX一件，就完了。

實際實現細節不在這里深入，不保證比喻的準確，在Oracle官方博客有文章專門討論。

回收逃逸

在一個對象被標記為垃圾等待回收過程中，有一次逃脫的機會，就是finalize()方法，當GC要標記一個對象需要回收時，首先進行一次篩選，篩選對象是否覆蓋了finalize()方法或者JVM已經執行過了finalize()方法。finalize()方法是Object類下定義的方法，可以被覆蓋。如果finalize()被重寫并且沒有被執行，就有可能執行。如果在重寫的finalize()方法中給對象了一個新的引用，對象可以逃過一劫。但是如果第二次遇到GC，即finalize()方法已經執行過了，就不再會執行，直接回收。下面例子說明了這個問題（摘自《深入理解Java虛擬機》）：

輸出

但，書上說，finalize()是一個很不推薦的方法了。

以上都是關于Java Heap中對象的，而對于方法區，略有區別：

方法區中需要回收的東西較比堆里少的多，回收的效率是比較低的，即每次回收仍然有大比率的對象存活。方法區主要回收兩部分對象：廢棄常量和無用類。回收廢棄常量與回收堆中對象類似，根據引用來確定。無用類的判定需要滿足以下條件：

怎么回收

上面回答了“哪些內存需要回收？”的問題，接下來要解釋“怎么回收的問題？”的理論。至于具體“怎么回收”以及“什么時候回收”是由具體虛擬機實現，運行參數設置和程序員編寫程序決定的。

垃圾收集算法？

我發現在我們日常整理物品，清理自己算磁盤的時候，就在實踐著一些垃圾回收的理論。只不過我們沒有將其理論化為具體的概念。了解了垃圾收集的具體算法理論，會發現它們就是我們整理東西時可能潛移默化用到的思路

垃圾收集算法有三個：

1，標記-清除算法 2，標記-復制算法 3，標記-整理算法

1，標記-清除算法

根據上面講的垃圾識別理論，標定完垃圾后，將它們刪除掉，就是最基礎的標記-清除算法。

優點：簡潔，高效 缺點：1，清除之后的內存區間可能變成了“千瘡百孔”的內存碎片，如果要存儲大的對象，可能找不到大的連續內存存儲它。2，標記和清除的效率低。

2，標記-復制算法

根據垃圾標識方法，找到了還“生存”的對象，將它們復制到一塊完整的新內存連續空間中。

優點：1，效率高，復制之后，舊的整塊內存可以整體執行刪除操作。2，回收后的內存空間連續 缺點：1，需要將內存分成兩塊進行相互復制切換，損失有效內存。2，當對象“生還率”高，復制操作開銷大。

實際上，新生代的對象往往“朝生夕死”，因此不需要1：1分割內存，而是分割成一大塊Eden區，和兩小塊Survivor區。每次程序運行時使用Eden區和一個Survivor區。垃圾回收時，將這兩塊的生還對象復制到另一塊Survivor區上。比如Eden區和兩個Survivor區的大小比例是8：1：1，那么程序運行的內存可使用率是90%。但是，存在可能，生還對象超過了Survivor區大小，因此需要另一塊較大區域做擔保，當超出Survivor區域容積，將對象拷貝至擔保區域。所以實際內存區是有新生代和老生代之分，新生代快速進行“短命”對象的垃圾回收，老生代區給新生代區做擔保，將比較“長壽”的對象放入老生代。老生代區做老生代的垃圾回收。

3，標記-整理法

標記-復制法適合于新生代對象，而對于老生代對象，標記整理法更好，標記整理法是將“生還”對象移動到內存一端的連續空間。

優點：空間連續，不降低可用內存率。適合老生代。

從上面的討論可以發現，根據內存對象的生命周期特點，應該采取不同的收集方法，因此在實際虛擬機中，都是將內存區分成若干個區域，采用不同的收集方法，已達到整體的最優方案。

垃圾收集器

根據上面的不同收集算法，以及不同性能面向和多線程支持程度，有不同的垃圾收集器實現。垃圾收集器也在向越來越好越來越復雜發展?？傮w的目標是：更高吞吐量（運行用戶程序時間/總時間），更高速度，更短獨占線程時間發展。

垃圾回收器圖：

內存分配機制 與垃圾回收器相配合的是內存分配機制：一些內存分配的規則例如：

等等

相關資料： http://www.importnew.com/16533.html http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html http://blog.csdn.net/qiutongyeluo/article/details/52901325 《深入理解Java虛擬機》