JVM（二）垃圾回收

要弄懂JVM的垃圾回收，首先要知道我们要回收什么，在哪回收，什么时候回收。

一、JVM内存模型

java虚拟机把内存模型分为了这么几部分

（1）程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

（2）Java虚拟机栈

用于存放局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址等。

局部变量表存放了编译期间可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）。

返回地址指向了一条字节码指令的地址。

（3）本地方法栈

为Native方法服务。

（4）Java堆

Java堆是JVM最大的一部分。主要存放对象实例的。

（5）方法区

它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

非线程共享的区域有程序计数器，java虚拟机栈，本地方法栈。即内存随自身的线程生而生，随线程的死亡而死亡。

线程共享的区域有Java堆，方法区，即内存的分配与回收是动态的。

垃圾回收主要也集中在线程共享区域。

二、常见的垃圾回收算法

1、引用计数法

引用计数算法是垃圾回收的早起策略，这种方法中堆中每个对象实例都有1个计数器，当任何其它变量被赋值为这个对象引用时，计数加1。

缺点：

无法检测循环引用，引用计数算法无法检测出来，被循环引用的对象就成了无法回收的内存。从而引起内存泄漏。

class A{public B b;}
class B{public A a;}

public class Main{
  public static void main(String [] args){
      A a = new A();
      B b = new B();
      a.b = b;
      b.a = a;  
   }          
}

2、可达性分析算法

从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完之后，剩余的没有被引用的节点会被判定为可回收对象。

可作为GC ROOT的对象包括下面几种：

（1）虚拟机栈中引用的对象

（2）方法区中静态类属性引用的对象

（3）方法区中常量引用的对象

3、标记清除算法

 从根进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的空间。在存活对象较多的情况下极为高效。由于标记清除直接回收不存活的对象，会造成内存碎片。

4、复制算法

复制算法的提出是为了克服内存碎片和句柄开销问题的。开始的时候把堆分为一个对象面和多个空闲空间，然后把对象面的对象移动到空闲面，这样空闲面变成了对象面，原来的对象面变成了空闲面。

5、标记整理算法

采用标记清除算法一样的方式进行标记。在回收不存活的对象占用的空间后，会将所有的存活对象往左端空闲空间移动，并更新对应的指针。标记整理算法是在标记清除算法的基础上，又进行了对象的移动，因此成本搞，但是却解决了内存碎片的问题。

6、分代算法

分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为不同的区域，一般情况下将堆区域划分为老年代和新生代，在堆区之外还有一个代就是永久代。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量被回收，而新生代的特点是每次垃圾回收有大量的对象都被回收。

（1）年轻代的回收算法

1. 所有新生成的对象都是放在年轻代的，年轻代的目标就是尽可能快速的收集那些生命周期短的对象。
2. 年轻代的内存按8:1的比例分为1个eden区和两个survivor区。大部分对象在eden区生成，回收时先将eden区存活的对象复制到1个survivor区，然后清空eden，当survivor0满了，将eden区和survivor0区存放的对象复制到survivor1中，然后清空eden和这个survivor0。此时survivor0区是空的，然后将survivor0区和survivor1交换。即保持survivor1是空的，如此往复。
3. 当survivor1区不足以存放eden和survivor0的存活对象时，就将存活直接存放到老年代，若是老年代也满了就触发一次full gc
4. 年轻代的GC也叫Minor GC，Minor GC发生的频率比较高（不一定等EDEN区满了才触发）

（2）老年代

在年轻代经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到老年代中，因此，可以认为年老代存放的都是一些生命周期较长的对象。

三、常见的垃圾收集器

1、Serival收集器（复制算法）

新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程的

2、Serival Old收集器

老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本

3、ParNew收集器（停止-复制算法）

Serial的多线程版本

4、Parallel Scavenge收集器（停止-复制算法）

并行收集器，追求高吞吐量，高效利用CPU

5、Parallel Old收集器（老年代的停止复制算法）

6、CMS收集器（标记-清理算法）

高并发、低停顿、追求最短GC回收停顿时间，CPU占用比较高响应时间

7、G1 GC

G1的设计原则是"首先收集尽可能多的垃圾(Garbage First)"。因此，G1并不会等内存耗尽(串行、并行)或者快耗尽(CMS)的时候开始垃圾收集，而是在内部采用了启发式算法，在老年代找出具有高收集收益的分区进行收集。同时G1可以根据用户设置的暂停时间目标自动调整年轻代和总堆大小.

G1采用内存分区(Region)的思路，将内存划分为一个个相等大小的内存分区，回收时则以分区为单位进行回收，存活的对象复制到另一个空闲分区中。

三、垃圾回收的时间

由于对垃圾进行了分代，因此不同代的垃圾回收时间也不一样。垃圾回收分为两类，Scavenge GC和Full GC。

1、Scavenge GC

一般情况下，当在Eden区申请空间失败时，就会触发Scavenge GC。

2、Full GC

对年轻代和老年代的垃圾都进行回收。Full GC时间长，因此尽量减少Full GC次数。

当老年代被写满的时候会触发Full GC， 当持久代被写满，显示调用System.gc()。