JVM垃圾回收机制

GC需要完成了3件事情：

1.哪些内存需要回收？

2.什么时候回收？

3.如何回收？

 

既然GC已经帮我们完成了上述事情，那为什么还要了解GC和内存分配呢？

A.需要排查各种内存溢出

B.排除内存泄漏

C.当垃圾收集成为系统达到更高并发量的瓶颈时。

当出现以上三种情况时，我们就需要对GC技术实施必要的监控和调节。

GC回收的内存是哪部分内存？

垃圾收集器所关注的是Java堆和方法区的内存。

前面介绍了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个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊地执行着入栈和出栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，在这几个区域内就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。而Java堆和方法区则不一样，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的是这部分内存。

1.      对堆进行回收

在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”。

如何判断对象是否存活？

引用计数算法：给对象中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，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。引用计数算法（Reference Counting）的实现简单，判定效率也很高，但是，至少主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

可达性分析算法（Java虚拟机采用）：这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的，它们将会被判定为是可回收的对象。

在Java语言中，可作为GCRoots的对象包括下面几种：

A.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

B.方法区中类静态属性引用的对象。

C.方法区中常量引用的对象。

D.本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

上述两种算法判断对象是否存活都与“引用”有关。  在JDK 1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、 软引用（Soft Reference）、 弱引用（Weak Reference）、 虚引用（Phantom Reference）4种，这4种引用强度依次逐渐减弱。

强引用：

强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似“Object obj=new Object（）”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemory异常，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

软引用：

软引用是用来描述一些还有用但并非必需的对象。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。如果回收后，内存还是不够，才会抛出OutOfMemory异常。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。

弱引用：用来描述是比软引用更弱一些的非必需的对象。被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。

虚引用：虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。 为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

四种引用可参考：

http://developer.51cto.com/art/201111/303980.htm

http://www.cnblogs.com/alias-blog/p/5793108.html

2.      对方法区（或者HotSpot虚拟机中的永久代）进行回收

永久代的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。

如何判断无用的类，类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”：

A.该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。

B.加载该类的ClassLoader已经被回收。

C.该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。