请简述 JVM 垃圾回收原理。

1. Java中的四种引用类型

在Java中，对于引用最基本的解释就是：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址，就称这块内存代表着一个引用（有点指针的意味）。后来Java还将引用划分为了4种，根据被GC回收的时机可以分为：强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantorm Reference）。这4种引用的强度依次渐弱。

2.如何判断对象需要被回收

2.1 引用计数法

在对象内部会有一个引用计数器，一旦某个地方引用它时，计数器就加1，表面上看这是一个效率非常高的方式，但是如果出现循环引用时，采用了这种方式判断对象是否存活的GC就难以发挥作用了。

2.2 可达性分析法

相比之下，可达性分析算法就要靠谱得多。所谓可达性分析就是通过一系列被称为“GC Roots”的点作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots不可达的时候，则证明此对象是可回收的。

3.垃圾回收算法

3.1 标记清除法

标记清除法有两个过程，

• 一是标记过程，即判定需要回收的对象的过程，通过可达性分析便可分析出来。
• 二是清除阶段，这个阶段就是对标记了的对象进行回收

这种回收算法非常简单粗暴，也很好理解，但是暴露出来问题还是比较大的，需要优化的地方还有很多。

• 一是标记和清除的效率都不是很高。
• 二是执行完GC后会造成大量的内存碎片，如果以后分配大内存对象的的时候无法找到足够大的连续内存，就会频繁触发GC。

3.2 复制算法

为了解决内存碎片问题，复制算法出现了，它将可用内存平均划分为两块，每次只使用其中一块。当这一块用完了，就将还存活的对象复制到另一块，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。这样每次GC的时候都直接回收半个内存空间的大小，不必考虑碎片问题。但这种方法带来的代价也不小，牺牲了一半的存储空间。

3.3 标记整理法

如果在对象存活率较高的时候采用复制算法的话，复制的操作就会有很多，对程序的运行效率也会产生一定的影响，此时就应该考虑标记整理法。标记整理法的执行过成分为3步：

1. 用与“标记清除法”一样的操作标记存活的对象；
2. 将被标记的对象全部移动到内存的某一端；
3. 清除边界以外部分的内存。

3.4 分代回收法

在分代回收算法中，会根据对象的存活周期，将内存划分为几块，一般是新生代（Young Generation）、老年代(Old Generation)、永久代(Permanent Generation)。这样就可以根据不同内存区域的特点执行采用不同的回收算法。像新生代这种经常有大批对象死去的区域，就适合用复制算法。而对于老年代这种对象生存周期较长和永久代这种内存存活率较高，又没有其他担保空间的地方就用标记清除法或标记整理法就行了。

4.内存分配策略

JVM的一大优势是解决的内存方面的两个重要的问题：自动给对象分配内存 和 自动回收分配给对象的问题。一般来说，分配对象需要符合以下原则：

4.1 对象优先在Eden分配

当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

4.2 大对象直接进入老年代

所谓的大对象是指：需要大量连续内存空间的Java对象。最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组。这样可以有效避免大对象在Eden和Survivor之间的频繁复制操作带来的性能开销。（当然我们在写代码的时候也要注意避免写出生命周期太短的大对象，因为这并不符合老年代的特点）

4.3 长期存活的对象将会进入老年代

根据老年代的特点，每当对象熬过了一次Minor GC的时候，它的age就将会增加1，当年龄增长到一定的值时（默认为15岁），它就将进入老年代。

4.4 动态对象年龄判定

对于“老年对象”的判定并不一定是要根据”默认的年龄要求（15岁）“，如果在Survivor空间中相同年龄所有对象的大小的总和大于Survivor空间的一半的时候，年龄大于或等于该年龄的对象将会直接进入老年代。

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最后编辑时间为: 2020/08/07 16:40