JVM 垃圾回收及秒杀系统设计

1、jvm 垃圾回收

1.1、哪些对象是“垃圾”

有两种方法，判断一个对象是否要被回收。

• 引用计数器：是一种简单但速度慢的垃圾回收技术。每个对象都有一个引用计数器，当引用连接至对象时，引用计数器+1，当引用离开作用域或被设置为 Null 时，引用计数器-1。垃圾回收器会在含有全部对象列表上遍历，当发现某个对象的引用计数为 0 时，就释放其占用的空间。这种方式有个缺陷：如果对象之间存在循环引用，会存在对象应该被回收，但是引用计数器不等于 0 的情况。

• 可达性分析: 依据的思想是，对任何“活”的对象，一定能最终追溯到其存活在堆栈或静态存储区的引用。这个引用层次可能穿过整个对象层次。通过一系列的称为 "GC Roots" 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。此算法解决了上述循环引用的问题。如下图所示：

1.2、回收算法

在确定了哪些垃圾可以被回收后，垃圾收集器要做的事情就是开始进行垃圾回收，但是这里面涉及到一个问题是：如何高效地进行垃圾回收。

常见的垃圾回收算法：

• 标记-清除算法：是最基础的一种垃圾回收算法，它分为 2 部分，先把内存区域中的这些对象进行标记，哪些属于可回收标记出来，然后把这些垃圾拎出来清理掉。如下图所示：

清理掉的垃圾就变成未使用的内存区域，等待被再次使用。存在的问题：内存碎片。

• 复制算法：是在标记清除算法上演化而来，解决标记清除算法的内存碎片问题。如下图：

它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。保证了内存的连续可用，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，逻辑清晰，运行高效。缺点：代价太高了，一般内存用不了。

• 标记-整理算法：标记过程仍然与标记清除算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，再清理掉端边界以外的内存区域。如下图：

该算法解决了内存碎片的问题，也规避了复制算法只能利用一半内存区域的弊端。看起来很美好，但从上图可以看到，它对内存变动更频繁，需要整理所有存活对的引用地址，在效率上比复制算法要差很多。

• 分代收集算法：融合上述 3 种基础的算法思想，而产生的针对不同情况所采用不同算法的一套组合算法。一般把 Java 堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集；而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用标记-清理或者标记-整理算法来进行回收。

2、秒杀系统设计