JVM——垃圾回收算法

垃圾：运行程序中没有任何指针指向的对象

1. 标记阶段

1. 引用计数法：每个对象保存一个引用计数器，记录对象被引用的情况

   • 优点：实现简单

   • 缺点：计数器增加了存储空间开销；计数器更新增加了时间开销；无法处理循环引用

2. 可达性分析：以GCRoots集合为起始点，所有存活对象都会被GCRoots集合直接或间接连接

   GCRoots：一组必须活跃的引用（虚拟机栈中的引用对象、本地方法栈中的引用对象、方法区中的静态变量和常量、被synchronized所持有的对象……）

2. finalize()方法

若一个对象obj到GCRoots没有引用链，则开始判断：

• 若obj没有重写finalize()方法 或 finalize()方法已被调用过，则obj被判为不可触及，准备清除；
• 若obj重写了finalize()方法 且 未执行过，则将obj插入 F-Queue中执行它的finalize()方法，这是它的最后一次逃脱死亡的机会，若执行finalize()方法过程中被引用则逃离死亡，这之后若再出现没有引用的情况就会直接被判为不可触及

3. 清除阶段

3.1 标记-清除算法

从GCRoots出发，标记所有被引用的对象，然后对堆内存遍历，回收那些未被标记的对象。

缺点：效率不高；gc时需停止整个应用程序；有内存碎片

3.2 标记-复制算法

将内存空间分为两块，每次只使用其中一块，gc时将存活对象复制到另一块内存，然后清空当前内存块

优点：不会出现内存碎片

缺点：需要两倍的内存空间；若大量对象存活，则需复制的对象较多，效率低

3.3 标记-整理算法

从GCRoots出发，标记所有被引用的对象，然后将所有存活对象压缩到内存的一端，然后清理边界外的空间

优点：消除了“标记-清除”中的内存碎片，内存地址连续；消除了“标记-复制”中内存减半的代价

缺点：效率低于复制算法；移动对象需调整引用地址

3.4 JVM新生代垃圾回收如何避免全堆扫描？

新生代GC时，老年代的对象可能引用了新生代对象，按理说老年代也应该作为GC Roots进行扫描。但是老年代通常比新生代大好几倍，全扫一遍效率太低。

JVM把老年代划分成很多小块，每块512字节，称为 卡。用一个字节数组来记录每个卡的状态，这个数组就称为 卡表。当老年代的对象引用了新生代对象时，通过写屏障把对应的卡标记为脏。新生代GC时，只扫描脏卡对应的老年代区域，不用扫描整个老年代。（写屏障本质就是一个AOP，在对应引用字段赋值时插入一段代码，判断是不是跨代引用，如果是就更新卡表）

• 卡表要解决的核心问题：跨代引用
• 在分代垃圾回收模型中，堆内存被划分为新生代和老年代
• 理想情况：垃圾回收器可以独立回收新生代(Minor GC)，而不用去管老年代。
• 现实问题：存在跨代引用。即一个老年代中的对象，可能持有一个新生代对象的引用。为什么这是个问题？在MinorGC时，为了正确判断一个新生代对象是否存活，必须知道是否有老年代对象引用它。如果没有卡表，就必须扫描整个老年代来找出这些引用，这会让Minor GC的效率变得极低，几乎等同于一次Full GC。
• 卡表的目的就是：让Minor GC在扫描跨代引用时，无需扫描整个老年代。

4. Stop-the-World

STW，指gc发生过程中产生应用程序的停顿

5. 引用

• 强引用Strong Reference：代码中普遍存在的赋值引用，只要强引用关系还在，对象就不会被回收
• 软引用Soft Reference：系统将要发生内存溢出时，才将这些对象纳入回收范围，回收后内存还是不足才报错OOM
• 弱引用Weak Reference：弱引用对象只能存活到下一次gc
• 虚引用Phantom Reference：一个对象是否有虚引用存在，不会对其生存时间产生影响，设置虚引用的唯一目的：这个对象被回收后收到一个系统通知