【JVM】垃圾回收算法与内存分配策略

垃圾回收算法与内存分配策略

一、判断对象是否已死

1、引用计数算法

根据引用计数器判断对象存活，给每个对象创建一个引用计数器。对象有被引用时 引用计数器加1，不引用引用计数器减1，当引用计数器为0时表示该对象不存活可回收。

特殊情况：在两个对象相互引用时，实际情况对象是可回收状态，但这种情况会被认为是对象存活，不可回收。

2、可达性分析算法

现在一些通用虚拟器都是通过可达性分析算法判断对象是否存活，基本思想是：在java堆中，会有一系列叫做 “GC ROOT" 作为起点向下延伸，延伸的每个节点叫做引用链，

如果延伸的引用链（对象引用）到根节点不可达，认为这个对象可回收，如下图：

3、生死还是死亡

对象通过可达性分析算法标记后，并不是“非死不可”，此时对象处于“缓刑”状态，还要经过两次标记过程，确定对象真正死亡。

如果对象覆盖了finalize()方法，GC认为是“有必要执行“的，就是可以进行二次缓刑，此时，对象会被放到F queu 对象中，会有的优先级的 Finalize 线程进行执行，在 finalize()方法中可以进行自我拯救（对象被任意对象重新引用即可），如果引用成功，第一次逃脱成功，对象进行二次标记，不被回收。GC再次回收时，二次标记对象会被回收，因为finalize 只能执行一次，对象不能再次逃脱。

二、垃圾回收算法

1、标记-清除 算法

如名称所讲，GC将要回收的对象先进行标记，然后再进行回收。

缺点：

效率低：标记和清除两个阶段效率都不高

内存问题：地址不连续，如果遇到大对象，内存不够会触发再次回收，增加回收次数，浪费资源

2、复制算法

复制算法将可用内存分为相等两部分，Eden（回收对象），Survivor（存活对象），GC将Enden可用对象复制到Survior空间内，然后回收Eden空间。

优点：只对一半区域进行回收，不用考虑空间不了连续问题；实现建单，只要移动栈顶指针即可，效率高

缺点：对象存活率较高时，会进行频繁的复制

现在虚拟机用复制算法机制进行新生代的回收，新生代的对象大多是”朝生夕死“，比较科学的Eden 和 Survior比例是8:1，HotSpot 会划分一块较大的（80%）Eden空间和两块叫小的Survior空间，将Eden 和 一个Survior 存活对象复制到另一个 Survior空间上，然后回收Eden 和 其中一个Survior死亡对象。

如上所说，新生代回收只会有10%的空间会浪费，但在一些情况下，存活的对象>10%的内存，此时，就需要老年代做担保，通过担保机制进入老年代。

3、整理-清除 算法

与标记-清除 算法比较，标记清除会造成空间不连续，整理-清除 算法先将存活对象像一端移动，然后清除掉存活对象边界以外的死亡对象。

4、分代回收算法

分代回收没有特殊的技术，只是根据新生代和老年代的特点进行选择适合的回收算法：

新生代：大多数对象”朝生夕死“，死亡对象多，存活对象少，复制回收算法可以减少回收次数，提高效率

老年代：存活对象多，存活几率高，用复制回收算法，没有额外的内存做担保，适合使用”标记-清除“或”标记-整理“回收算法。

三、内存分配策略

1、对象优先分配Eden内存区域下

对象优先分配到Eden下，当内存不够是，Eden会进行一次Minor GC，如Eden和Survior空间不够时，按照担保机制进入老年代。

2、大对象直接进入老年代

所谓的大对象是指具有大量连续内存空间的java对象，大对象对内存来说是一个坏消息，一堆“朝生夕死”的短命大对象对内存来说简直是恶梦，遇到短命大对象，导致还有空间就需要Minor GC 来清理出足够大的空间来安置大对象。

虚拟机提供了-xx:PretenureThreshold参数配置大对象内存，大对象超过配置参数内存，就直接分配到老年代，减少复制内存造成的资源消耗（新生代采用复制算法）。

3、长期存活对象进入老年代

既然虚拟机采用分代管理，那么在分配内存时就应该识别是新生代和老年代，为了识别虚拟机给每个对象定义一个年龄计数器（age），对象每次被Minor GC 一次，年龄计数器加1，当年龄计数器超过配置值（可通过-XX:MaxTenuringThreshold=15，默认是15）时，被认定为长期存活对象，会被分配到老年代。

4、动态对象年龄判定

如上长期对象进入老年代所说，长期对象根据判定达到年龄进入老年代。实际上，虚拟机对应于对象年龄的判定不是一定要求达到配置年龄，如果Survior中的相等年龄对象中和超过Surivor一半时就会直接进入老年代。

5、空间分配担保

在新生代发生Minor GC之前，先会检查老年代空闲空间是否大于新生代对象总大小：

a.如果成立，则Minor GC可确保是安全的；

b.如果不成立，则虚拟机会查看HandlePromotionfailure设置是否允许担保失败：a.如果允许，会继续检查老年代的空闲空间是否大于历次回收对象的平均大小，如大于，会进行一次Minor GC，尽管这次Minor GC有风险；b.如大于或HandlePromotionfailure设置不允许担保失败，则会进行一次Full GC。

备注：

Minor GC:Minor GC 指新生代的非存活对象的回收动作，新生代大多存储“朝生夕死”对象，回收频繁，回收速度快。

Full GC/Major GC:值老年代大对象及存活时间长的对象的回收对象，出现了Full GC 通常伴随至少一次的Minor GC，Full GC 一般比Minor GC 慢10倍。