垃圾回收机制

垃圾回收机制（Garbage Collection）

Java引入了垃圾回收机制，令C++程序员最头疼的内存管理问题得以解决。Java程序员可以将更多的精力放到业务逻辑上，而不是内存管理上，提高了开发效率

在C++中，程序员不仅需要开发业务代码，还要关注内存管理问题。如果某一个对象不再使用了，则需要进行回收，否则程序很有可能因为这个对象没有被回收而导致宕机

简单来比喻一下垃圾回收机制的概念：

现在有两个饭店，分别代表了C++和Java。

在C++的饭店中，客人吃完饭需要擦干净桌子再走。

如果某一个客人用餐过后，没有擦桌子，那这个桌子就相当于一直处于被占用的状态

而在Java的饭店中，有一个“服务员”专门去擦桌子，这个“服务员”就是我们说的垃圾回收机制

客人只管吃饭，吃完后不用擦桌子，服务员就把擦桌子的工作做了

一些面向对象的语言要求您跟踪创建的所有对象，并在不再需要它们时显式销毁它们。显式地管理内存是乏味且容易出错的。Java平台允许您创建任意数量的对象（当然，受系统处理能力的限制），您不必担心会破坏它们。当Java运行时环境确定不再使用对象时，将删除这些对象。这个过程称为垃圾收集。

当不再有对该对象的引用时，该对象可以进行垃圾回收。当变量超出范围时，通常会删除变量中的引用。或者，通过将变量设置为特殊值null，可以显式删除对象引用。请记住，一个程序可以对同一个对象有多个引用；在对象符合垃圾收集条件之前，必须删除对该对象的所有引用。

Java运行时环境有一个垃圾收集器，它定期释放不再被引用的对象所使用的内存。垃圾收集器在确定时间合适时自动执行其任务。

内存管理及垃圾回收过程

内存管理

Java的内存管理很大程度指的就是对象的管理，其中包括对象空间的分配和释放。

对象空间的分配：使用new关键字创建对象即可

对象空间的释放：将对象赋值null即可。垃圾回收器将负责回收所有”不可达”对象的内存空间。

垃圾回收过程

任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情：

1. 发现无用对象

2. 回收无用对象的内存空间

垃圾回收机制保证可以将“无用的对象”进行回收。无用的对象指的就是没有任何变量引用该对象。

Java的垃圾回收器通过相关算法发现无用对象，并进行清除和整理

垃圾回收相关算法

引用计数法

堆中的每一个对象都有一个引用计数，被引用一次，计数+1，被引用变量值为null，则计数-1，直到计数为0，则表示变为无用对象。

优点是算法简单，缺点是“循环引用的无用对象”无法被识别

循环引用示例

public class Student {
    String name;
    Student friend;

    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student();

        s1.friend = s2;
        s2.friend = s1;

        s1 = null;
        s2 = null;
    }
}

s1和s2这两个对象互相引用，导致他们的计数不为零，实际已经无用，但无法被识别

引用可达法

程序把所有引用关系看做一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点之后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点

通用的分代垃圾回收机制

分代垃圾回收机制，是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法，以便提高回收效率。我们将对象分为三种状态∶年轻代、年老代、持久代。

JVM将堆内存划分为 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空间。

Eden、Survivor是存放年轻代的地方。Tenured/old是存放年老代的地方

而持久代的存放位置是方法区

年轻代

所有新生成的对象首先都是放在Eden区。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象，对应的是Minor GC，每次 Minor GC会清理年轻代的内存，算法采用效率较高的复制算法，频繁的操作，但是会浪费内存空间。当“年轻代”区域存放满对象后，就将对象存放到年老代区域。

年老代

在年轻代中经历了N(默认15)次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。年老代对象越来越多，我们就需要启动Major GC和Full GC(全量回收)，来一次大扫除，全面清理年轻代区域和年老代区域。

持久代

用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。

Minor GC 用于清理年轻代区域。Eden区满了就会触发一次Minor GC。清理无用对象，将有用的对象复制到Survivor1、Survivor2 区中（这两个区，大小空间也相同，同一时间 Survivor1 和 Survivor2 只有一个在使用，另外一个为空）

Major GC 用于清理年老代区域。

Full GC 用于清理年轻代、年老代区域。成本较高，会对系统性能产生影响

垃圾回收过程：

1. 新创建的对象，绝大多数都会存储在Eden中

2. 当Eden满了（达到一定的比例）不能创建新的对象，则触发垃圾回收机制（GC），将无用对象清理掉，然后剩余对象到某个Survivor中，如Survivor1，同时清空Eden区

3. 当Eden区再次满了，会将Survivor1区中的不能清空的对象，也复制进Survivor1，保证Survivor1和Eden区，都被清空

4. 重复多次（默认15次）Survivor中没有被清理的对象，则会复制到年老代（Tenured/Old）区中

5. 当Old区满了，则会触发一个一次完整地垃圾回收机制（Full GC），之前新生代的垃圾回收称为（Minor GC）

其他注意事项

官方文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/vm/gctuning/considerations.html#sthref63