內(nèi)存模型
一說到內(nèi)存管理，首先需要了解它的內(nèi)存模型。
虛擬機(jī)的內(nèi)存模型在jdk1.8之后有了一些變化，我們分開來看，請看下圖：
由圖我們可以看出，jdk每個版本都會有新生代和老年代，唯一不同的是小于1.8的版本為永久代，而大于等于1.8的版本去掉了永久代，轉(zhuǎn)為元空間(Meta Space)。
永久代也就是存儲的數(shù)據(jù)區(qū)里面的方法區(qū)，如果程序在運行中發(fā)生PermSpace溢出，則說明永久代內(nèi)存不夠，需要調(diào)整JVM參數(shù)增加永久代內(nèi)存空間。
jdk1.8以后出現(xiàn)了MetaSpace，它和永久代不同的是，它的內(nèi)存空間是動態(tài)擴(kuò)展的，當(dāng)然我們也可以設(shè)置MaxMetadaSpace來設(shè)置最大元空間內(nèi)存數(shù)量，也就是在1.8以后設(shè)置PermSize是無效的。
本文主要講解jdk1.8以前得內(nèi)存管理機(jī)制
垃圾回收機(jī)制
在現(xiàn)代編程語言中，對垃圾回收算法主要有兩種方式：引用計數(shù)器和可達(dá)性分析。
引用計數(shù)器
引用計數(shù)的原理大致是這樣的：為每一個創(chuàng)建的對象設(shè)置一個引用計數(shù)，每當(dāng)對象被引用一次后，引用計數(shù)加1，當(dāng)對象引用失效時，引用計數(shù)減1，當(dāng)引用計數(shù)為0是說明沒有任何對象引用了，即可釋放該對象。
引用計數(shù)的一個弊端是，他無法解決對象間相互引用的問題，比如下面這段代碼：
public class RefrenceCountingGC {
private Object instance = null;
public static void main(String[] args) {
RefrenceCountingGC gc1 = new RefrenceCountingGC();
RefrenceCountingGC gc2 = new RefrenceCountingGC();
gc1.instance = gc2;
gc2.instance = gc1;
gc1 = null;
gc2 = null;
//假設(shè)采用引用計數(shù)算法，在這里發(fā)生GC,gc1和gc2能否被回收？
System.gc();
}
}
兩個對象始終處于相互引用階段，因為引用計數(shù)永遠(yuǎn)無法為0，因此就不能自動釋放它。
可達(dá)性分析
為了解決引用計數(shù)出現(xiàn)的這些問題，可達(dá)性分析算法出現(xiàn)了。
在主流的編程語言中，java和c#都是通過可達(dá)性分析來判定對象是否存活的。
它的原理大致是：通過一系列的被稱為“GC Roots”的對象作為起始點，然后從這些節(jié)點開始向下搜索，搜索的路徑連成的一條線，我們稱之為“引用鏈”，當(dāng)前一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈，即我們說的這個對象不可達(dá)時，則說明該對象是可以被回收的，通過下圖可以更好的理解：
當(dāng)一個對象不可達(dá)時，并不能代碼這個對象就能馬上被回收，他會處于死緩狀態(tài)，而一個對象真正要回收時，至少需要經(jīng)歷兩次標(biāo)記。第一次標(biāo)記的前提條件是，看該對象是否覆蓋了finalize()方法或者finalize()方法被虛擬機(jī)調(diào)用過，如果覆蓋了finalize()方法并且虛擬機(jī)還沒有調(diào)用過，這時會標(biāo)記它，該對象還有機(jī)會存活，方法很多，比如在finalize()方法內(nèi)存引用該對象。
如果進(jìn)行第二次回收時，由于虛擬機(jī)已經(jīng)調(diào)用過finalize()方法，就不會再調(diào)用他了，這時該對象就會真正宣告死亡了。
請看下面這段代碼：
public class GCRoot {
private static GCRoot instance = null;
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("finalized執(zhí)行");
instance = this;
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
instance = new GCRoot();
instance = null;
System.gc();
//因為finalize執(zhí)行優(yōu)先級較低，這里等待0.5秒
Thread.sleep(500);
if(null != instance){
System.out.println("對象拯救成功！");
}else{
System.out.println("對象被釋放！");
}
//和上面的代碼一樣，不會執(zhí)行finalize方法，所以拯救失敗
instance = null;
System.gc();
if(null != instance){
System.out.println("對象拯救成功！");
}else{
System.out.println("對象被釋放！");
}
}
}
運行結(jié)果：
finalized執(zhí)行
對象拯救成功！
對象被釋放！
java引用
jdk1.2之前的引用很簡單，這里我們不探討，我們主要探討jdk1.2之后的引用。
java中將引用分為了：強(qiáng)引用、軟引用、弱引用和虛引用。
強(qiáng)引用
強(qiáng)引用在java程序中最常見的一種引用類型，類似Object o = new Object()這類引用，只要強(qiáng)引用還在，垃圾回收器就永遠(yuǎn)不會回收它。
軟引用
軟引用通常用來描述一些可以用但非必須的對象，在內(nèi)存溢出之前會先回收掉軟引用相關(guān)聯(lián)的對象，如果回收后內(nèi)存依然不夠，則才會拋出內(nèi)存溢出異常。
弱引用
弱引用用來描述一些非必須的對象，但是它的強(qiáng)度比軟引用還有弱一些。被弱引用關(guān)聯(lián)的對象只能存活到下次垃圾回收器工作之前，當(dāng)垃圾回收器開始工作時，無論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，都會回收掉被弱引用關(guān)聯(lián)的對象。
虛引用
虛引用是最弱的一種引用類型，為對像設(shè)置虛引用關(guān)系的唯一目的就是能在這個對象被垃圾回收之時收到一個系統(tǒng)通知。
垃圾收集算法
1、標(biāo)記-清除算法
這是最基礎(chǔ)的一種垃圾收集算法，后續(xù)所有的算法都是在這個算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展。
通過算法的名字大致能夠看出，該算法分為了“標(biāo)記”和“清除”兩個階段：首先需要標(biāo)記出需要回收的所有對象，待標(biāo)記完成后清除掉所有標(biāo)記過的對象。這個算法的不足主要有兩個：一是性能問題，標(biāo)記和清除兩個階段的性能都不高，二是標(biāo)記清除后會產(chǎn)品不連續(xù)的大量內(nèi)存碎片，內(nèi)存碎片太多會導(dǎo)致下一次在需要分配占用大量內(nèi)存的對象時，無法找到足夠的連續(xù)碎片而不得不再一次觸發(fā)垃圾收集動作。
2、復(fù)制算法
為了解決效率問題，復(fù)制算法出現(xiàn)了。這種算法會將可用內(nèi)存區(qū)域劃分為大小相同的兩塊，當(dāng)需要垃圾回收時，會先將可用的對象復(fù)制到另一個內(nèi)存區(qū)域，從而將當(dāng)前區(qū)域一次性清除。這樣做的好處是每次都將一整塊內(nèi)存區(qū)域清除掉，從而避免了大量的內(nèi)存碎片出現(xiàn)。
目前主流的商用虛擬機(jī)大多是采用復(fù)制算法來回收新生代。
3、標(biāo)記-整理算法
當(dāng)對象的存活率較高時采用復(fù)制算法，效率就會很低，因此對于老年代一般不采用復(fù)制算法。
鑒于這種問題，一種稱之為“標(biāo)記-整理”算法的思路出現(xiàn)了。它和“標(biāo)記-清除”算法一樣，都需要先進(jìn)行標(biāo)記，但是它不會簡單一次性清除標(biāo)記的對象，而是將所有存活對象都移動到另一端，然后清除掉邊界外的對象。
4、分代收集算法
分代收集其實就是將內(nèi)存劃分為幾塊，比如將java堆劃分為新生代和老年代，根據(jù)不用年代采取最適合的算法，所以目前主流商用虛擬機(jī)都是采用這種方式。
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