作为Java开发，你应该了解的GC知识！

一前言

在JVM内存模型中会将堆内存划分新生代、老年代两个区域，两块区域的主要区别在于新生代存放存活时间较短的对象，老年代存放存活时间较久的对象，除了存活时间不同外，还有垃圾回收策略的不同，在JVM中中有以下回收算法：

• 标记清除

• 标记整理

• 复制算法

• 分代收集算法

有了垃圾回收算法，那JVM是如果确定对象是垃圾对象的呢？判断对象是否存活JVM也会有几套自己判断算法了：

• 引用记数

• 可达性分析

有了垃圾回收和判断对象存在这两个概念后，再来逐步分析它们。

二JVM是如何判断对象是否存活的？

要是让开发人员来判断一个对象是否有用是很简单的，简单的说就是：对象没有任何引用就认为该对象可以被回收了。假设有如下程序代码：

<pre style="font-size: 16px; font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; orphans: auto; text-indent: 0px; text-transform: none; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; caret-color: rgb(51, 51, 51); color: rgb(51, 51, 51); letter-spacing: 0.5440000295639038px; text-align: justify; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">程序执行起来在调用checkFile的时候JVM图大概像这样：</pre>

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到checkFile方法执行完成之后，它里面的局部变量file就会随着栈帧一起被清理，这个时候还存活在JVM堆中的File对象也是无用的了：

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要是人为来判断非常清晰的就发现File对象已经无用了，那换成JVM它又是如何来判断对象是否能存活的呢？

2.1引用记数

引用记数算法原理比较简单，想象下有个对象它有一个count属性，每次引用该对象都会使count加1，假设JVM在判断该对象是否存活的时候去检查这个count属性，发现这个属性不为0说明还有其他对象在引用该对象。

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等到checkFile方法执行完之后count就会减1变成0：

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这样一来JVM就很容易判断一个对象是否存活了。

但是引用记数有一个明显的缺点，就是无法解决循环引用的问题比如：A --> B --> A 这样的对象关系它是没有办法来判断对象是否该不该回收的。

2.2GC Roots（可达性分析）

为什么会被称为可达性分析算法呢？可以这样理解如果通过GC Root能到达一个对象那么这个对象就是存活的。那什么样的对象才是GC Roots呢？

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

1. 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）；

2. 方法区中类静态属性引用的对象；

3. 方法区中常量引用的对象；

4. 本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象。

还是用上面的例子，在checkFile方法执行时，因为栈帧变量file可做为GC Root所以在执行期间JVM是绝对不会回收掉这个File对象：

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但是等到checkFile执行完成之后，这个栈帧会被弹出，其中的变量也会被释放，相应的没有GC Root能到达堆中的File对象，这个时候就可以判断这个对象是一个无用的对象了，然后安全回收。

三垃圾收回算法

垃圾回收算法有标记清除、标记整理、复制算法，几种算法都有优劣，如标记清除回收相对较快，但是会有内存碎片的问题。

3.1标记清除

这种算法分两分：标记、清除两个阶段， 标记阶段是从根集合（GC Root)开始扫描，每到达一个对象就会标记该对象为存活状态，清除阶段在扫描完成之后将没有标记的对象给清除掉。

用一张图说明：

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这个算法有个缺陷就是会产生内存碎片，如上图B被清除掉后会留下一块内存区域，如果后面需要分配大的对象就会导致没有连续的内存可供使用。

3.2标记整理

标记整理就没有内存碎片的问题了，也是从根集合（GC Root)开始扫描进行标记然后清除无用的对象，清除完成后它会整理内存。

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这样内存就是连续的了，但是产生的另外一个问题是：每次都得移动对象，因此成本很高。

3.3复制算法

复制算法会将JVM推分成二等分，如果堆设置的是1g，那使用复制算法的时候堆就会有被划分为两块区域各512m。给对象分配内存的时候总是使用其中的一块来分配，分配满了以后，GC就会进行标记，然后将存活的对象移动到另外一块空白的区域，然后清除掉所有没有存活的对象，这样重复的处理，始终就会有一块空白的区域没有被合理的利用到。

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两块区域交替使用，最大问题就是会导致空间的浪费，现在堆内存的使用率只有50%。

3.4分代回收、

分代回收会根据不同的区域使用不同的算法，根据区域的特性新生代对象存活时间短、存活对象少使用复制算法，老年代存活对象较多可使用标记清除算法。

3.41新生代回收

JVM的堆分为新生代和老年代，两种类型有不同的特性，根据它们的特性来选择不同的回收算法，这种算法会将新生代划分为一块Eden和二个Survivor区：

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如上面的图有三块区域它们会按照8:1:1的比例进行分配，如1000m的堆Eden是800m,二个Survivor各占100m，那它们是如何运行的呢？

1. 始终会有一块Survivor是空着的，内存使用率是90%

2. 程序运行会在Eden和其中一块Survivor 1中分配内存

3. 等到执行Minor gc，会将存活下来的对象移动到空着的Survivor 2中

4. 然后在Eden和Survivor 2中继续分配内存，Survivor 1空着等着下次使用

这样就能使内存使用率达到90%，也不会产生内存碎片。

3.4.2老年代回收

老年代对象即使进行了垃圾回收，对象的存活率也高，所以采用标记清除或标记整理算法都是不错的选择，这里就不做阐述。