詳解Java內(nèi)存管理中的JVM垃圾回收

一.概述

相比起C和C++的自己回收內(nèi)存，JAVA要方便得多，因?yàn)镴VM會(huì)為我們自動(dòng)分配內(nèi)存以及回收內(nèi)存。

在之前的JVM 之內(nèi)存管理 中，我們介紹了JVM內(nèi)存管理的幾個(gè)區(qū)域，其中程序計(jì)數(shù)器以及虛擬機(jī)棧是線程私有的，隨線程而滅，故而它是不用考慮垃圾回收的，因?yàn)榫€程結(jié)束其內(nèi)存空間即釋放。

而JAVA堆和方法區(qū)則不一樣，JAVA堆和方法區(qū)時(shí)存放的是對(duì)象的實(shí)例信息以及對(duì)象的其他信息，這部分是垃圾回收的主要地點(diǎn)。

二.JAVA堆垃圾回收

垃圾回收主要考慮的問題有兩個(gè)：一個(gè)是效率問題，一個(gè)是空間碎片問題。

而Java堆中的垃圾回收可以分為兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)是新生代，一個(gè)是老年代。其中新生代又分為一塊比較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間。因?yàn)樾律屠夏甏鎯?chǔ)的對(duì)象群體是不一樣的，為了在效率和空間碎片問題中取得平衡，新生代和老年代所使用的垃圾回收算法是不一樣。

新生代 -復(fù)制算法

從名字上就知道，新生代主要存放的是比較新的對(duì)象，回收多次之后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被送到老年代中區(qū)。由此可知新生代的垃圾回收是比較頻繁的，所以為解決效率問題，新生代使用了復(fù)制算法。復(fù)制算法可以將內(nèi)存分為大小相等的兩塊，每次分配時(shí)使用其中一塊，當(dāng)這一塊用完時(shí)，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存上面區(qū)。此時(shí)已使用過的這一塊內(nèi)存就可以一次清理掉，這樣也不用擔(dān)心內(nèi)存碎片的問題。當(dāng)然這種算法的一個(gè)缺點(diǎn)就是內(nèi)存使用率比較低，只有一半（每次只能一半用來分配出去）。

而IBM公司的研究表明，新生代中的對(duì)象98%都是”照生夕死“，所以不需要按照1：1劃分，故而會(huì)將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊小的Survivor空間。

那么為什么會(huì)有兩塊Survivor呢，復(fù)制算法不是只需要一塊Eden和一塊Survivor就夠了嗎？

其實(shí)這主要還是為了解決碎片化的問題。假設(shè)只有一個(gè)Survivor區(qū)，當(dāng)Eden區(qū)滿的時(shí)候，進(jìn)行Gc,存活對(duì)象被分配到了Survivor區(qū)，清空Eden區(qū)。當(dāng)再一次Gc完成后，存活的對(duì)象繼續(xù)放在Survivor區(qū)，這樣不是很美好嗎，不會(huì)有內(nèi)存碎片啊！但是別忘了，第一次存到Survivor區(qū)的對(duì)象很可能在第二次Gc的時(shí)候就失活了，清理掉Survivor失活對(duì)象不就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片了嗎？

所以Java堆使用了兩個(gè)Survivor區(qū)，一個(gè)from Survivro和一個(gè)toSurvivor，第一次Eden滿的時(shí)候，復(fù)制算法將存活對(duì)象放到from Survivor區(qū)，清空Eden。第二次，Eden滿時(shí)，將Eden和from Survivor區(qū)存活的對(duì)象放到to Survivor區(qū)，清空Eden和from Survivor，然后重要的一步，將from Survivor和to Survivor角色互換！這樣就解決了內(nèi)存碎片化的問題。

老年代 -標(biāo)記/整理算法

首先要明白老年代存放的都是會(huì)存活得比較久的對(duì)象，所以如果老年代也使用復(fù)制算法的話，那么復(fù)制對(duì)象的開銷時(shí)比較大的，因?yàn)槔夏甏膶?duì)象基本上都會(huì)存活。

標(biāo)記/整理算法很好理解，主要也就是”標(biāo)記“，”整理“兩個(gè)步驟，先將要回收的對(duì)象標(biāo)記，然后讓存活對(duì)象向著一端移動(dòng)，最后將邊界以外的內(nèi)存，然后Gc完成。

三.方法區(qū)垃圾回收

在某些地方的解釋中，方法區(qū)也會(huì)被叫做“永久代”，與JAVA堆不同，這里存放的是類的信息以及一些常量信息，故而這個(gè)區(qū)域中被分配的內(nèi)存一般比較難以被回收，所以才有有”永久代“之名。

雖然方法區(qū)中垃圾回收效率較低，但被分配的內(nèi)存卻也并非真的就永不被回收，其主要回收的有兩部分內(nèi)容：廢棄常量和無用的類。廢棄常量的回收與JAVA堆中類實(shí)例回收類似，當(dāng)常量池中一個(gè)常量沒有被引用時(shí)，就有可能被回收。比如常量池中有一個(gè)字符串常量“abc”，當(dāng)沒有任何一個(gè)String對(duì)象值為"abc"時(shí)，那么下一次垃圾回收"abc"常量就有可能會(huì)被回收。

而對(duì)于無用的類的回收，首先需要判斷什么樣的類才是”無用的類“：

• 該類所有的實(shí)例都已被回收，即JAVA堆中沒有該類的實(shí)例。
• 加載類的ClassLoader已經(jīng)被回收。
• 該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

虛擬機(jī)可能會(huì)堆滿足這三個(gè)條件的”無用的類“進(jìn)行回收，僅僅是可能，并非必然。