提到JVM垃圾回收，總覺(jué)得離我們程序員有一定的距離。在JAVA中，那是系統(tǒng)自己干的事，我們關(guān)心那個(gè)干嘛？也就是說(shuō)我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)這個(gè)東西，大家開(kāi)開(kāi)心心地敲代碼不好嗎？

還真的不好，一方面我覺(jué)得我們可以學(xué)習(xí)下JAVA語(yǔ)言設(shè)計(jì)上的一些思想，另一方面，在我們以后從事一些較為高級(jí)一點(diǎn)的開(kāi)發(fā)，尤其是性能調(diào)優(yōu)之類的，知道這些基礎(chǔ)知識(shí)就顯得很必要了。我打算從以下幾個(gè)方面開(kāi)始進(jìn)行簡(jiǎn)單地說(shuō)明。

GC如何知道哪些對(duì)象是垃圾對(duì)象？

GC不可能隨便指派說(shuō)哪個(gè)對(duì)象是垃圾，要有一定的依據(jù)。常用的標(biāo)記垃圾的算法有兩個(gè)：

引用計(jì)數(shù)算法

引用計(jì)數(shù)算法，就是每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，當(dāng)該對(duì)象被引用的時(shí)候計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)引用失效的時(shí)候，計(jì)數(shù)器減1。

那么這么做有什么缺點(diǎn)嗎？

那就是當(dāng)兩個(gè)對(duì)象相互引用的時(shí)候，這兩個(gè)對(duì)象都會(huì)無(wú)法釋放。

根搜索算法

從根對(duì)象開(kāi)始，所有能被觸及的對(duì)象都可以認(rèn)為是“存活的”對(duì)象，換句話說(shuō)，就是“仍然使用的”對(duì)象。不能被觸及的對(duì)象，就會(huì)被認(rèn)為是垃圾，需要回收。

根搜索算法（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）

那么什么對(duì)象可作為GC Roots呢？

1. 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象；
2. 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性的引用；
3. 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象；
4. 本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對(duì)象。

什么是虛擬機(jī)棧？

虛擬機(jī)棧為Java方法服務(wù)。說(shuō)的簡(jiǎn)單點(diǎn)，就是我們平時(shí)所寫的Java方法，沒(méi)調(diào)用一個(gè)Java方法，就是入棧的過(guò)程，退出方法就是出棧的過(guò)程。每個(gè)Java方法對(duì)應(yīng)于虛擬機(jī)棧中的一個(gè)棧幀。

什么是本地方法棧？

本地方法棧為native方法服務(wù)。

方法區(qū)是什么呢？

方法區(qū)與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息，常量，靜態(tài)變量，即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。可以看做堆的一個(gè)邏輯部分。

常用的垃圾回收算法有哪些？

看下圖，整幢大樓燈火通明，其中不排除一些辦公室沒(méi)人但還是燈亮著的情況，為了節(jié)約資源，我們需要關(guān)掉那些辦公室沒(méi)人的燈。那么怎么辦呢？

內(nèi)存啊

標(biāo)記——清除算法

我從頂樓開(kāi)始到一樓，一塊一塊辦公區(qū)域看，對(duì)沒(méi)人的區(qū)域進(jìn)行關(guān)燈。將整個(gè)大樓看成內(nèi)存，燈亮著的區(qū)域表示有對(duì)象存在，燈滅著的表示空閑區(qū)域。我們一塊一塊區(qū)域檢查的這個(gè)過(guò)程就是標(biāo)記的過(guò)程，關(guān)燈的操作就是清除的過(guò)程。這就是標(biāo)記——清除算法。

標(biāo)記——清除算法（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）

弊端：

1. 那就是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率太低。
2. 不連續(xù)，不美觀（內(nèi)存碎片嚴(yán)重）。

復(fù)制回收算法

老板說(shuō)了，浪費(fèi)太嚴(yán)重了，到了晚上，我們對(duì)需要加班的同事進(jìn)行統(tǒng)一安排。假設(shè)大樓共10層，只能使用1_5層或者610層（畢竟晚上加班的人不多）。比如現(xiàn)在使用的就是1_{5樓，到了晚上要用燈了，需要加班的同事自己去6}10樓找位置，保安一聽(tīng)樂(lè)了，再也不用一塊一塊區(qū)域關(guān)燈了，有需要的人都去6_{10樓了，剩下的即便是燈亮著的辦公區(qū)域那也是沒(méi)人，讓我分別去1}5樓拉個(gè)總閘先（回收的過(guò)程）。

復(fù)制回收算法（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）

可以看到，在任意時(shí)刻只用到了內(nèi)存的一半。

弊端：

1. 有需要的同事搬到6~10樓的過(guò)程，太麻煩。特別是需要加班的同事比較多的時(shí)候。(需要對(duì)有用的對(duì)象進(jìn)行復(fù)制)。
2. 整棟大樓只能用一半，哎（內(nèi)存使用率降低）。

優(yōu)點(diǎn)：

從外面看，我知道哪些地方有人，哪些地方?jīng)]人，方便了管理（內(nèi)存無(wú)碎片）。

標(biāo)記——整理算法

下班后，保安大哥將空的辦公區(qū)域依次統(tǒng)計(jì)出來(lái)（標(biāo)記的過(guò)程），需要加班的同事按照統(tǒng)計(jì)結(jié)果，依次搬到空閑的辦公區(qū)域。保安大哥知道，我只需要找到最后一個(gè)有人的區(qū)域，那么這塊區(qū)域之后肯定不會(huì)有人了，不用挨個(gè)檢查了，去拉后面的閘。

標(biāo)記——整理算法（圖片來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)）

優(yōu)點(diǎn)：

1. 內(nèi)存無(wú)碎片。
2. 同時(shí)避免了當(dāng)有用對(duì)象比較多的時(shí)候，復(fù)制回收算法的麻煩。

分代回收算法

JVM劃分

新生代：

剛創(chuàng)建的對(duì)象都在新生代，新生代采用復(fù)制回收算法。新生代分為三個(gè)區(qū)，一個(gè)Eden區(qū)，一般兩個(gè)Survivor區(qū)。大部分對(duì)象在Eden區(qū)生成，當(dāng)Eden區(qū)域滿時(shí)，將還存活的對(duì)象復(fù)制到其中一個(gè)Survivor區(qū)域，當(dāng)這個(gè)Survivor區(qū)域滿時(shí)，將其中還存活的對(duì)象復(fù)制到第二個(gè)Survivor區(qū)域。那么當(dāng)?shù)诙€(gè)Survivor區(qū)域滿時(shí)該怎么辦呢？那就是將第二個(gè)Survivor區(qū)域中由第一個(gè)Survivor區(qū)域復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，復(fù)制到“老年代”中。

這個(gè)過(guò)程是有點(diǎn)繞，但是可以想象成面試過(guò)程中層層選拔的過(guò)程，能力越強(qiáng)的可以想象成生命周期越長(zhǎng)的對(duì)象。

老年代：

這個(gè)區(qū)域中的對(duì)象都是在新生代中經(jīng)歷了層層回收后仍然存活的對(duì)象，這個(gè)區(qū)域采用標(biāo)記整理的算法進(jìn)行垃圾回收。

持久代：

持久代中用于存放一些靜態(tài)文件，static常亮，常量池等。這塊區(qū)域?qū)厥諞](méi)有顯著影響。

什么時(shí)候會(huì)進(jìn)行垃圾回收？

GC有兩種類型：Minor GC和Full GC。

Minor GC

當(dāng)新對(duì)象生成，并且在Eden申請(qǐng)空間失敗時(shí)，就會(huì)觸發(fā)Minor GC，對(duì)Eden區(qū)域進(jìn)行GC，清理非存活對(duì)象。

Full GC

對(duì)整個(gè)堆進(jìn)行整理，所以比Minor要慢，所以盡可能地減少Full GC的次數(shù)。在對(duì)JVM調(diào)優(yōu)的過(guò)程中，很大一部分工作就是對(duì)于Full GC的調(diào)節(jié)。有如下原因可能導(dǎo)致Full GC：

1. 老年代被寫滿；
2. 持久代被寫滿；
3. System.gc()被顯式調(diào)用。

參考資料：《深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐（第二版）》