老生常谈Java虚拟机垃圾回收机制(必看篇)

老生常谈Java虚拟机垃圾回收机制 在Java虚拟机中，对象和数组的内存都是在堆中分配的，垃圾收集器主要回收的内存就是在堆内存中。如果在Java程序运行过程中，动态创建的对象或者数组没有及时得到回收，持续积累，最终堆内存就会被占满，导致OOM。 垃圾对象的判定 垃圾对象的判定我们都知道，所谓“垃圾”对象，就是指我们在程序的运行过程中不再有用的对象，即不再存活的对象。那么怎么来判断堆中的对象是“垃圾”、不再存活的对象呢？ 引用计数法 引用计数法每个对象都有一个引用计数的属性，用来保存该对象被引用的次数。当引用次数为0时，就意味着该对象没有被引用了，也就不会在使用这个对象了，可以判定为垃圾对象。但是，这种方式有一个很大的Bug，就是无法解决对象间相互引用或者循环引用的问题：当两个对象相互引用，他们两个和其他任何对象也没有引用关系，它俩的引用次数都不为0，因此不会被回收，但实际上这两个对象已经不再有用了。 可达性分析（根搜索法） 为了避免使用引用计数法带来的问题，Java采用了可达性分析法来判断垃圾对象。这种方式可以将所有对象的引用关系想象成一棵树，从树的根节点GC Root遍历所有引用的对象，树的节点就为可达对象，其他没有处于节点的对象则为不可达对象。 那么什么样的对象可以作为GC的根节点呢？虚拟机栈（帧栈中的本地变量表）中引用的对象、方法区中静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中JNI引用的对象。 引用状态 垃圾回收机制，不管采用是引用计数法，还是可达性分析法，都与对象的引用有关，Java中存在四种引用状态： 强引用 - 我们使用的大部分引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，就表示它处于可达状态，垃圾回收器绝不会回收它，即便系统内存非常紧张，Java虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会回收被强引用所引用的对象。因此，强引用是造成Java内存泄露的主要原因之一。 软引用 - 一个对象只具有软引用，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。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 - 一个对象只具有弱引用，那就类似于是可有可无的。弱引用和软引用很像，但弱引用的引用级别更低。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。 虚引用 - 一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动，我们平常一般不会使用。 垃圾回收算法 通过可达性分析算法能够判定哪些对象是需要回收的了，那么回收具体需要怎样去执行呢？ 标记-清除算法 标记-清除算法首先需要标记可以回收的对象内存，然后在对回收的内存进行清除。但是这样的话，随着程序的运行，会不断分配释放内存，在堆中会产生很多的不连续的空闲内存区，即内存碎片。这样即使有足够多的空闲内存，也不一定能分配出足够大的内存，并且可能会造成频繁的GC，影响效率，甚至OOM。 标记-整理算法 标记-整理算法和标记-清除算法不同的是，标记-整理算法在标记后不直接清理可回收内存，而是将存活对象都移动到一端，然后清除掉可回收内存。这样做的好处就是不会产生内存碎片。 复制算法 复制算法需要先将内存分为两块，先在其中一块内存上分配内存，当这块内存被分配完后，则执行垃圾回收，然后把存活对象全部复制到另一块内存上，第一块内存则全部清空。这种算法不会产生内存碎片，但是相当于只能使用一半的内存空间。同时，复制算法和存活对象的数量有关，如果存活对象的数量多，那么复制算法的效率会大大降低。 分代收集算法 在Java虚拟机中，对象的生命周期有长有短，大部分对象的生命周期很短，只有少部分的对象才会在内存中存留较长时间，因此可以依据对象生命周期的长短将它们放在不同的区域。在采用分代收集算法时，将对象分为新生代和老年代两部分，对新生代对象使用复制算法，对老年代对象使用标记-整理算法或标记-清除算法。