垃圾收集器与内存分配策略（一）

参考：《深入理解Java虚拟机》-jvm高级特性与最佳实现（周志明著）

前言

1、Java内存运行时区域的各个部分，其中程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈3个区域随着线程而生，随着线程而灭；在方法结束后，占用的内存跟着就回收了，不需要过多考虑垃圾回收问题；

2、但是Java堆和方法区则不一样，一个方法中多个分支需要的内存也不一样，我们只有在程序运行期间才知道会创建哪些对象？这部分内存的分配都是动态的，垃圾收集器所关注的也是这部分内存。

一、判断对象是否活着的依据

在Java堆中存放着Java世界里几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行垃圾回收前，首先就要判断哪些对象活着？哪些对象依据死去？

1、引用计数算法：给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器的值就减1；任何时刻计数器的值为0的对象就是不可能在被使用的。

但是，主流的Java虚拟机里面都没有选用引用计数算法来管理内存，其最主要的原因就是因为它很难解决对象之间循环引用的问题

public class ReferenceCountingGC {

    public Object instance = null;
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    /**
     * 这个成员变量唯一的意义就是占用内存，以便在GC日志中看清楚是否被回收过
     *
     * VM 参数：-XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:D:\app\file\java-log\gc-log.log
     * 输出GC 详细日志
     */
    private byte[] bigSize = new byte[2*_1MB];

    public static void testGC(){
        ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
        ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();

        objA.instance = objB;
        objB.instance = objA;
        // 这时候，objA，objB的引用计数都为2

        // 引用失效，计数器减1
        objA = null;
        objB = null;

        // 假设这里发生GC
        System.gc();
    }

    public static void main(String[] args) {
        testGC();
    }
}

运行如上的代码main方法，查看GC日志

Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.131-b11) for windows-amd64 JRE (1.8.0_131-b11), built on Mar 15 2017 01:23:53 by "java_re" with MS VC++ 10.0 (VS2010)
Memory: 4k page, physical 8305264k(2089760k free), swap 10402416k(1249036k free)
CommandLine flags: -XX:InitialHeapSize=132884224 -XX:MaxHeapSize=2126147584 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops -XX:-UseLargePagesIndividualAllocation -XX:+UseParallelGC
2018-10-03T16:14:27.209+0800: 0.272: [GC (System.gc()) [PSYoungGen: 9459K->1330K(38400K)] 9459K->1338K(125952K), 0.0016711 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
2018-10-03T16:14:27.211+0800: 0.273: [Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1330K->0K(38400K)] [ParOldGen: 8K->1086K(87552K)] 1338K->1086K(125952K), [Metaspace: 3336K->3336K(1056768K)], 0.0094396 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
Heap
 PSYoungGen      total 38400K, used 333K [0x00000000d5c00000, 0x00000000d8680000, 0x0000000100000000)
  eden space 33280K, 1% used [0x00000000d5c00000,0x00000000d5c534a8,0x00000000d7c80000)
  from space 5120K, 0% used [0x00000000d7c80000,0x00000000d7c80000,0x00000000d8180000)
  to   space 5120K, 0% used [0x00000000d8180000,0x00000000d8180000,0x00000000d8680000)
 ParOldGen       total 87552K, used 1086K [0x0000000081400000, 0x0000000086980000, 0x00000000d5c00000)
  object space 87552K, 1% used [0x0000000081400000,0x000000008150f8a0,0x0000000086980000)
 Metaspace       used 3344K, capacity 4568K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 360K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K

我们发现即使上述代码中的两个对象相互引用，也发生了垃圾回收，这也从侧面说明虚拟机并不是通过引用计数算法来管理内存的。

二、可达性分析算法

在主流的商用语言的主流实现中，都是通过可达性分析来判断对象是否存活的。这个算法的基本思路就是通过一些列的称为GC Roots 的对象作为起始节点，从这些对象向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots 没有任何引用链的时候，则证明该对象是不可用的，它们将会被判定为可回收的对象

垃圾收集器与内存分配策略（一）-LMLPHP

如上图中的对象object5，object6，object7 虽然相互有关联，但是他们到GC Roots不是可达的，所以他们会被判定为可以回收的对象

在Java语言中，可以作为GC Roots的对象的包括如下几种

1、虚拟机栈（栈中的本地变量表）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。

4、本地方法栈中JNI（也就是本地方法）引用的对象

三、再谈引用

判定一个对象是否存活都与引用有关。jdk1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用，软引用，弱引用，虚引用4种，这四种引用强度以此减弱。

四、对象-生存还是死亡

1、要宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记的过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记，并进行以此筛选。筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法，当对象没有覆盖finalize方法或者虚拟机已经调用过该方法，那么虚拟机将这两种情况都视为没有必要执行。

如果这个对象呗判定为有必要执行finalize方法，那么这个对象将被放进一个叫做F-Queue 的队列中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的，低优先级的finalizer线程去执行它。这里的执行指的是虚拟机会触发这个方法，但是并不承诺会等待他娙结算书

小蜜蜂

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