提到JVM垃圾回收，總覺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)心那個干嘛？也就是說我們?yōu)槭裁匆獙W習這個東西，大家開開心心地敲代碼不好嗎？

還真的不好，一方面我覺得我們可以學習下JAVA語言設(shè)計上的一些思想，另一方面，在我們以后從事一些較為高級一點的開發(fā)，尤其是性能調(diào)優(yōu)之類的，知道這些基礎(chǔ)知識就顯得很必要了。我打算從以下幾個方面開始進行簡單地說明。

GC如何知道哪些對象是垃圾對象？

GC不可能隨便指派說哪個對象是垃圾，要有一定的依據(jù)。常用的標記垃圾的算法有兩個：

引用計數(shù)算法

引用計數(shù)算法，就是每個對象有一個引用計數(shù)器，當該對象被引用的時候計數(shù)器加1，當引用失效的時候，計數(shù)器減1。

那么這么做有什么缺點嗎？

那就是當兩個對象相互引用的時候，這兩個對象都會無法釋放。

根搜索算法

從根對象開始，所有能被觸及的對象都可以認為是“存活的”對象，換句話說，就是“仍然使用的”對象。不能被觸及的對象，就會被認為是垃圾，需要回收。

根搜索算法（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

那么什么對象可作為GC Roots呢？

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

什么是虛擬機棧？

虛擬機棧為Java方法服務。說的簡單點，就是我們平時所寫的Java方法，沒調(diào)用一個Java方法，就是入棧的過程，退出方法就是出棧的過程。每個Java方法對應于虛擬機棧中的一個棧幀。

什么是本地方法棧？

本地方法棧為native方法服務。

方法區(qū)是什么呢？

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

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)掉那些辦公室沒人的燈。那么怎么辦呢？

內(nèi)存啊

標記——清除算法

我從頂樓開始到一樓，一塊一塊辦公區(qū)域看，對沒人的區(qū)域進行關(guān)燈。將整個大樓看成內(nèi)存，燈亮著的區(qū)域表示有對象存在，燈滅著的表示空閑區(qū)域。我們一塊一塊區(qū)域檢查的這個過程就是標記的過程，關(guān)燈的操作就是清除的過程。這就是標記——清除算法。

標記——清除算法（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

弊端：

1. 那就是費時費力，效率太低。
2. 不連續(xù)，不美觀（內(nèi)存碎片嚴重）。

復制回收算法

老板說了，浪費太嚴重了，到了晚上，我們對需要加班的同事進行統(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，保安一聽樂了，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)域那也是沒人，讓我分別去1}5樓拉個總閘先（回收的過程）。

復制回收算法（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

可以看到，在任意時刻只用到了內(nèi)存的一半。

弊端：

1. 有需要的同事搬到6~10樓的過程，太麻煩。特別是需要加班的同事比較多的時候。(需要對有用的對象進行復制)。
2. 整棟大樓只能用一半，哎（內(nèi)存使用率降低）。

優(yōu)點：

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)存無碎片）。

標記——整理算法

下班后，保安大哥將空的辦公區(qū)域依次統(tǒng)計出來（標記的過程），需要加班的同事按照統(tǒng)計結(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有人的區(qū)域，那么這塊區(qū)域之后肯定不會有人了，不用挨個檢查了，去拉后面的閘。

標記——整理算法（圖片來自于網(wǎng)絡(luò)）

優(yōu)點：

1. 內(nèi)存無碎片。
2. 同時避免了當有用對象比較多的時候，復制回收算法的麻煩。

分代回收算法

JVM劃分

新生代：

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

這個過程是有點繞，但是可以想象成面試過程中層層選拔的過程，能力越強的可以想象成生命周期越長的對象。

老年代：

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

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]有顯著影響。

什么時候會進行垃圾回收？

GC有兩種類型：Minor GC和Full GC。

Minor GC

當新對象生成，并且在Eden申請空間失敗時，就會觸發(fā)Minor GC，對Eden區(qū)域進行GC，清理非存活對象。

Full GC

對整個堆進行整理，所以比Minor要慢，所以盡可能地減少Full GC的次數(shù)。在對JVM調(diào)優(yōu)的過程中，很大一部分工作就是對于Full GC的調(diào)節(jié)。有如下原因可能導致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：JVM高級特性與最佳實踐（第二版）》