《深入理解java虚拟机》

第3章 垃圾收集器与内存分配策略

        垃圾收集（Garbage Collection）需要完成的三件事情：

        1）哪些内存需要回收？

        2）什么时候回收？

        3）如何回收？

        对象已死了吗？

        1）引用计数算法

        很多教科书判断对象是否存活的算法：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（比如超时），计数器值减1；任何时刻计数器值为0的对象就是不可能再被使用的。

        但是，很多主流的java虚拟机里面没有使用计数器算法来管理内存，最主要的原因是因为它很难解决对象之间相互循环引用的问题。

        2）可达性分析算法

        这个算法的基本思路就是通过一系列的被称为“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连，当一个对象到GC Roots没有任何引用连相连时，则证明此对象是不可用的。

        这里就一个问题，就是生存还是死亡？

        即使在可达性算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣布一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的应用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，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finalize（）方法已被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

        如果这个对象被判定为有finalize（）方法，那么这个对象将会被放置在一个叫做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。finalize（）方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize（）中成功拯救自己-----只要重新与引用链的任何一个对象建立连接即可，譬如把自己（this）赋值给某个类变量或者对象，那在第二次标记中将会被移出“即将回收”的集合。

        垃圾回收算法

        1）标记-清除算法

        它是 最基础的收集算法，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象，标记方法如上介绍。之所以说它是最基础的收集算法，是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到的。它的主要不足有两个：效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；另一个是空间问题，标记清除后悔产生大量不连续的内存碎片。

        2）复制算法

        为了解决效率问题，一种称为“复制”的收集算法出现了，他将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只是用其中一块。当这一块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上。这样使得每次都是对整个半区的内存回收，内存分配也不存在碎片过多情况，只要移动堆顶的指针，按顺序分配内存即可，简单高效。知识这种算法的代价是将内存缩小了一半！

        3）标记-整理算法

        它的过程与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收的对象进行清理，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

        4）分代收集算法

        当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把java堆划分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点选用适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾回收都会有大量的对象死去，只有少量存活，那就采用复制算法，只要复制少量的对象就可以完成收集；而老年代中因为对象存活率较高，没有额外的空间对它进行担保，就必须采用“标记-清除”或者“标记-整理”算法来进行回收。