GC垃圾回收算法

GC垃圾回收算法

GC的意思是java垃圾回收，主要由两个步骤组成

1. 使用某种算法寻找需要回收的对象
2. 使用某种算法回收垃圾

垃圾回收主要针对的是堆中的对象，有变量引用的对象表示是存活的，没有一个变量引用的对象就是需要回收的对象。

寻找需要回收的对象

1.引用计数法

引用计数法原理很简单，就是有对象引用你，数就加一，当对象不再引用你的时候，数就减一。当数为0的时候就可以回收。

无法解决循环引用问题

循环引用就是 A -> B B -> A

这样的情况如果想释放A，就得B要向A发起release请求，而B要向A发起release请求，就得执行deallocate，要执行deallocate就得收到A向B发出的release请求，双方就都等待对方的release请求而导致陷入死循环，只要对象持有关系在形成环就存在了循环引用的问题，所以JVM不使用引用计数法。

引用计数法效率高，但是无法解决循环引用的问题，而且每个对象都要有一个计数器，增加了程序执行的成本。

2. 根搜索算法

根搜索算法，是有被标记为GCroots的对象出发，不断地寻找他们的引用节点，寻找并标记所有的存活的对象。

GCroots对象包括：

1. 栈帧中的本地变量表
2. 方法区中的常量引用的对象
3. 本地方法栈中JNI（Native方法）的引用对象

没有被根搜索算法标记的对象就是可回收的对象。

注意点

1. 根搜索算法开始标记之前，要暂停应用线程 stop the world，因为程序如果是活动的，那么变量和对象之间的引用关系是不确定的，那么无法正确的标记哪些对象是存活的，所以出发STW，让JVM去回收垃圾称之为安全点。
2. stw时间的长短取决于存活对象的多少
3. 第一次遍历对象图没有被标记的对象，会被放入一个队列中，稍后GC会对这些对象进行一次小规模的标记，如果还是没有变量引用这些对象就会被回收掉
4. 判断对象可达是根据的是强引用

回收垃圾对象的算法

标记清除算法

使用根搜索算法得到不需要的对象之后，直接清理掉对象所在的内存空间，并把这块内存放入空闲表。缺点就是多次标记清理算法之后内存中的碎片越来越多，之后无法分配大对象。如果无法分配只能再次出发GC操作。

标记整理算法

把所有存活的对象往一个方向移动，这样就不会有内存碎片产生，缺点就是GC的时间会增长，因为需要移动存活的对象，并更新他们的引用地址。

复制算法

该算法把内存空间分为两块，一块对象面用于分配新的对象，一块空闲面是在触发GC之后，把存活的对象都移到空闲面上，把对象面的内存一次性都清除掉。这样之后对象面和空闲面就互换了。

优点是 标记和复制可以同时进行，每次对整块内存进行回收，效率高。只需要移动栈顶指针重新分配内存。没有内存碎片。

缺点是 存活对象很多的时候，需要的时间很多。分配新对象的空间减少了。

java 堆内存

java堆内存基于Generation算法，分为新生代，老生代和持久代。

新生代

新生代分为 eden和survivor0和survivor1区 内存空间比例按照8:1:1比例分配。

新对象放在 eden区，如果eden区满了以后就会触发scavenge GC 把 eden区存活的对象放在survivor0中，清空eden区，如果survivor0区也满了，就把eden 和 suivivor0区存活的对象放入survivor1 区，如此反复，当survivor1区的对象也满了，就会在存活对象中寻找年龄 > 15（在一次 scavenge GC存活下来的对象年龄 + 1）的对象，把它放入老年代。

新生代使用的是复制算法

年老代

老年代存放在年轻代中经过15次GC之后存活的对象，老年代对象也满了之后会触发FULL GC。由于年老代的内存空间是新生代的要大近2陪，所以大对象的分配一般都是直接分配到年老代。FULL GC会对三个年代的区域都进行回收。因此要减少FULL GC的次数。

有如下原因可能导致Full GC：

1. 年老代（Tenured）被写满;
2. 持久代（Perm）被写满;
3. System.gc()被显示调用;

年老代由于存活的对象较多，所以不适合使用复制算法，一般是使用标记清除或者标记处理算法。根据具体的垃圾回收器来确定那种垃圾回收算法

持久代

持久代存放的是class文件，静态方法，常量还有JVM自己的反射对象等。永久代空间在Java SE8特性中已经被移除。取而代之的是元空间（MetaSpace）。元空间的大小受限于本地内存限制（32或者64位的虚拟内存大小）。FULL GC的时候就不会考虑到这块区域，不好的地方就是如果存在内存泄漏，元空间的内存会越来越大，导致机器内存不足。

垃圾收集器

有的是基于单线程的垃圾回收器，有的是基于多线程的垃圾回收器，不同的垃圾回收器可能基于不同的垃圾回收算法。

内存泄漏

静态变量是不会被垃圾回收器回收的，当hashmap，list等集合作为静态变量，往里面添加的所有对象都不会被回收。从而导致内存泄漏。

Static Vector v = new Vector();

for (int i = 1; i<100; i++)

{

    Object o = new Object();

    v.add(o);

    o = null;

}

这个V对象和100个o对象都不会被回收，从而导致内存泄漏。

还有各种连接使用完了未关闭就会导致内存泄漏，比如数据库连接，网络连接，IO连接没有使用close方法，就不会被GC回收导致内存泄漏。