简述 JVM 垃圾回收

JVM 的内存结构包括五大区域：程序计数器、java 虚拟机栈、本地方法栈、堆区、方法区。

其中程序计数器、java 虚拟机栈、本地方法栈 3 个区域随线程而生、随线而灭，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随着回收了。而 Java 堆区和方法区则不一样，这部分内存的分配和回收是动态的，正是垃圾收集器所需关注的部分。垃圾收集器需要考虑以下几个方面：



1. 如何识别需要哪些回收的对象

共有 2 种方法，引用计数法和可达性分析

• 引用计数法

所谓引用计数法就是给每一个对象设置一个引用计数器，每当有一个地方引用这个对象时，就将计数器加一，引用失效时，计数器就减一。当一个对象的引用计数器为零时，说明此对象没有被引用，也就是“死对象”,将会被垃圾回收.

引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题，也就是说当对象 A 引用对象 B，对象 B 又引用者对象 A，那么此时 A,B 对象的引用计数器都不为零，也就造成无法完成垃圾回收，所以主流的虚拟机都没有采用这种算法。

• 可达性分析

通过 GC ROOT 的对象作为搜索起始点，通过引用向下搜索，所走过的路径称为引用链。通过对象是否有到达引用链的路径来判断对象是否可被回收（可作为 GC ROOT 的对象：虚拟机栈中引用的对象，方法区中类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）

通过可达性算法，成功解决了引用计数所无法解决的循环依赖问题，只要你无法与 GC ROOT 建立直接或间接的连接，系统就会判定你为可回收对象。那这样就引申出了另一个问题，哪些属于 GC ROOT。

Java 内存区域中可以作为 GC ROOT 的对象：

• 虚拟机栈中引用的对象

• 方法区中类静态属性引用的对象

• 方法区中常量引用的对象

• 本地方法栈中引用的对象



1. 常用的垃圾收集算法

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。这里我们讨论几种常见的垃圾收集算法的核心思想。

回收主要有 4 种方法：

清理:将垃圾对象占据的内存清理掉，其实 JVM 并不会真的将这些垃圾内存进行清理，而是将这些垃圾对象占用的内存空间标记为空闲，记录在一个空闲列表里，当应用程序需要创建新对象的时候，就从空闲列表中找一段空闲内存分配给这个新对象。

压缩:从堆空间的头部开始，将存活的对象拷贝放在一段连续的内存空间中，那么其余的空间就是连续的空闲空间。

复制:将堆空间分成两部分，只在其中一部分创建对象，当这个部分空间用完的时候，将标记过的可用对象复制到另一个空间中。



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。

标记整理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。标记整理算法对内存变动更频繁，需要整理所有存活对象的引用地址，在效率上比复制算法要差很多。一般是把 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最适当的收集算法。

分代收集算法是目前大部分 JVM 的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般情况下将堆区划分为老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），在堆区之外还有一个代就是永久代（Permanet Generation）。老年代的特点是每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收，而新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量的对象需要被回收，那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集