本文主要内容：GC概念GC算法 引用计数方法（不能解决循环引用问题，java不采用） 根搜索算法 现代虚拟机中的垃圾收集算法： mark-clear copyalgorithm(newgeneration) mark-compression(oldgeneration) generationalcollectionStop-The-World1.GC的概念：GC：GarbageCollection垃圾收集Lisp在1960年就使用了GC在Java中，GC的对象是Java堆和方法区（也就是***区）下面来解释一下上面三句话一个其一：(1)GC：GarbageCollection垃圾收集。这里所谓的垃圾是指系统运行过程中产生的一些无用的对象。这些对象占用一定的内存空间。如果长时间不释放，可能会导致OOM。在C/C++中，内存空间是程序员自己申请、管理和释放的，所以没有GC的概念。在Java中，后台有一个专门负责垃圾回收的线程进行监控和扫描，自动释放一些无用的内存。内存泄漏。(2)其实GC的历史比Java的历史还要长。Lisp于1960年诞生于麻省理工学院，是第一个真正使用内存动态分配和垃圾回收技术的语言。在Lisp还处于萌芽阶段的时候，人们在思考GC需要做的3件事：哪些内存需要回收？什么时候回收？如何回收？(3)内存区中的程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这三个区域伴随着线程诞生，线程被销毁；随着方法的进入和退出，栈中的栈帧有序执行。而入栈的操作，每个栈帧分配多少内存，基本在类结构确定的时候就知道了。在这些区域，回收不用想太多，因为当方法结束或者线程结束的时候，内存自然会被回收。Java堆不同于方法区。一个接口中的多个实现类所需要的内存可能不同，一个方法中的多个分支所需要的内存也可能不同。我们只知道程序何时运行。哪些对象，这部分内存的分配和回收是动态的，GC也会关注这部分内存。如果后面的文章中涉及到“内存”的分配和回收，那只是指一部分内存。#p#2。引用计数算法：（旧的垃圾回收算法。不能处理循环引用，Java没有采用）1.引用计数算法的概念：给对象加上一个引用计数器，只要有地方引用它，计数器的值递增1；当引用无效时，计数器值减1；任何时候计数器为0的对象都不能再使用。2、用户示例：引用计数算法实现简单，判断效率也高。在大多数情况下，这是一个很好的算法。它被应用在许多地方。例如：微软的COM技术：ComputerObjectModel使用ActionScript3的FlashPlayerPython但是主流的java虚拟机并没有使用引用计数算法来管理内存。主要原因是很难解决对象之间的相互循环引用问题。3、引用计数算法的问题：引用和解引用伴随着加减法，影响性能。致命缺陷：被循环引用的对象不能被回收上面三张图中，对于最右边的一张：循环引用的计数器没有一个为0，但是已经无法到达根对象，但是不能被释放。循环引用的代码示例：publicclassObject{Objectfield=null;publicstaticvoidmain(String[]args){Threadthread=newThread(newRunnable(){publicvoidrun(){ObjectobjectA=newObject();ObjectobjectB=newObject();//位置1objectA.field=objectB;objectB.field=objectA;//位置2//todosomethingobjectA=null;objectB=null;//位置3}});thread.start();while(true);}}上面的代码看起来有点故意为之，但实际上，在实际的编程过程中，经常会出现，比如两个具有一对一关系的数据库对象，各自维护着对另一个的引用。***A***循环只是为了让JVM不退出，没有实际意义。代码解释：代码中标出了1、2、3三个数字。当位置1的语句执行时，两个对象的引用计数都为1。当位置2的语句执行时，两个对象的引用计数都变为2。当执行位置3的语句时，即两者都归为空值后，两者的引用计数仍然为1。根据引用计数算法的回收规则，当引用计数还没有归0时，它不会被回收。对于我们现在使用的GC来说，当thread线程运行结束后，objectA和objectB都会被认为是要回收的对象。而如果我们的GC使用上面提到的引用计数算法，这两个对象将永远不会被回收，即使我们在使用后将对象显示为空值也没有任何作用。#p#3。根搜索算法：1、根搜索算法的概念： 由于引用计数算法的缺陷，JVM一般采用一种新的算法，称为根搜索算法。它的处理方式是设置几种根对象，当任意一个根对象对某个对象不可达时，就认为这个对象可以被回收。如上图所示，ObjectD和ObjectE是相互关联的，但是由于GC根无法到达这两个对象，所以D和E最终还是会被认为是GC对象。如果上图中使用了引用计数的方式，那么A-E这五个Object是不会被回收的。2、可达性分析：刚才我们提到了几种根对象的设置。当任何一个根对象对某个对象不可达时，就认为这个对象可以被回收。后面我们介绍标记清理算法/标记整理算法的时候，总会强调从根节点开始，把所有可达对象标记一次，那么什么是可达？这里解释如下：可达性分析： 以根（GCRoots）对象为起点，开始向下搜索。搜索所经过的路径称为“引用链”。当一个对象到达GCRoots而没有任何引用链连接时（利用图论的概念，从GCRoots到这个对象是不可达的），证明这个对象是不可用的。3、根（GCRoots）：说到GC根（GCroots），在JAVA语言中，可以作为GC根的对象有以下几种：1、栈中引用的对象（栈中的局部变量表框架）。2.方法区中的静态成员。3、方法区常量引用的对象（全局变量）4、本地方法栈中JNI引用的对象（一般称为Native方法）。注意：***和第四种都是指方法的局部变量表，第二种表达的意思更明确，第三种主要是指声明为final的常量值。在根搜索算法的基础上，在现代虚拟机的实现中，主要有三种垃圾收集算法，即标记-清除算法、复制算法和标记-排序算法。这三种算法都扩展了寻根算法，但它们仍然非常容易理解。#p#4.Mark-sweep算法：1.mark-sweep算法的概念：Mark-sweep算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记清除算法将垃圾收集分为两个阶段：标记阶段和清理阶段。一种可行的实现方式是在标记阶段，先通过根节点，标记从根节点开始的所有可达对象。因此，未标记的对象是未引用的垃圾对象；然后，在清理阶段，清理所有未标记的对象。2、mark-clear算法详解：它的方法是当堆中的可用内存耗尽时，会停止整个程序（也称为stoptheworld），然后执行两个任务，*的**项目被标记，第二个项目被清除。标记：标记的过程其实就是遍历所有的GCRoots，然后将所有GCRoots可达的对象标记为存活对象。清除：清除的过程会遍历堆中的所有对象，清除所有未标记的对象。也就是说，当程序运行过程中可用内存耗尽时，会触发GC线程，挂起程序，然后重新标记存活的对象，最后将堆中所有未标记的对象被标记的对象全部清空，然后让程序恢复运行。看下图：上图代表了程序运行过程中所有对象的状态，它们的标志位都是0（即不标记，默认0不标记，1标记），假设此时当有效内存空间耗尽时，JVM会停止应用程序的运行并启动GC线程，然后开始标记工作。根据根搜索算法，标记之后对象的状态如下图所示：上图中可以看到，根据根搜索算法，从根对象可达的所有对象被标记为存活对象，此时第一阶段标记已经完成。接下来，需要进行第二阶段的清算。清除后剩余的对象和对象的状态如下图所示：从上图可以看出，未标记的对象会被回收清除，标记的对象会被清除。该对象将被留下，并将标记位重置为0。不用说，只需唤醒停止的程序线程，让程序继续运行即可。问题：为什么要停止程序的运行？答：这个其实不难理解。假设我们的程序和GC线程一起运行。想象一下这样的场景。假设我们刚刚在图中标记了最右边的物体，我们暂且记为A。结果此时在程序中新建了一个对象B，A对象可以到达B对象。但是由于此时A对象已经标记结束，此时B对象的标记位还是0，因为它错过了标记阶段。因此，在下一回合清关时，新对象B将被硬清关。这样一来，结果就不难想象了，GC线程会导致程序无法正常工作。以上结果当然是不能接受的。我们刚刚创建了一个新对象，但是经过一次GC，它突然变成了null。我们怎么玩这个？3、mark-clear算法的缺点：（1）首先它的缺点是效率比较低（递归和全堆对象遍历），导致停世界的时间比较长，特别是对于交互式应用.不能接受。试想，你玩一个网站，一个小时网站挂五分钟，你还玩吗？(2)第二点的主要缺点是这种方式清理的空闲内存是不连续的。这不难理解。我们的死亡对象随机出现在记忆的每个角落。清空之后，内存的布局自然就乱了。为了应对这种情况，JVM必须维护一个空闲内存列表，这是另一个开销。而且，在分配数组对象时，也不容易找到连续的内存空间。#p#五、复制算法：（新一代GC）复制算法的概念：将原来的内存空间分成两块，每次只使用其中一块，正在使用的内存中的内存会在使用过程中保存垃圾收集。将对象复制到未使用的内存块中，然后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。与mark-clear算法相比，copy算法是一种相对高效的回收方式，不适合存活对象多的场合，比如oldgeneration（copy算法适合新生代的GC）。复制算法最大的问题是：空间浪费复制算法每次只回收整个半个区域的内存，分配内存时无需考虑内存碎片等复杂情况。只需将指针移到堆顶，按顺序分配内存即可，实现简单，运行高效。只是这种算法的代价是将内存减少到原来的一半，这就很可怕了。因此，从上面的描述不难看出，如果要使用复制算法，至少对象的存活率必须很低，最重要的是，我们必须克服50%的内存浪费。今天的商业虚拟机使用这种收集算法来回收新生代。新生代中98%的对象都是“生死存亡”，所以没有必要按照1:1的比例划分内存空间，而是将内存划分为一个较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间，每次都使用Eden和Survivor空间之一。回收时，一次性将Eden和Survivor中的存活对象复制到另一个Survivor空间，最后清理掉刚刚使用过的Eden和Survivor空间。HotSpot虚拟机默认的Eden和Survivor比例是8:1。也就是说，每个新生代中的可用内存空间是整个新生代容量的90%（80%+10%），只会保留10%的空间。浪费。当然，98%的可回收对象只是一般场景下的数据。我们无法保证每次回收后存活的对象不超过10%。当Survivor空间不够时，我们需要依靠老年代来进行分配保证。对象直接进入老年代。整个过程如下图所示：上图中，绿色箭头所在的位置代表大对象，大对象直接进入老年代。根据上面的复制算法，现在我们看下面gc日志中的数字，应该可以理解：在上面的GC日志中，新生代的可用空间为13824K（12288K在eden区+来自空间中的1536K）。根据内存地址计算，新生代的总空间为15M，这15M空间=13824K+to空间的1536K。#p#六、mark-sorting算法：（老年代GC）介绍：如果在对象存活率高的情况下进行更多的复制操作，效率会变低。更重要的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间分配保证来应对已用内存中所有对象都是100%存活的极端情况，所以一般不能直接select这在老一代算法中。概念：mark-compression算法适用于存活对象较多的场合，比如老年代。它在mark-sweep算法的基础上做了一些优化。和mark-clear算法一样，mark-compression算法首先需要从根节点开始，对所有可达对象进行一次标记；但是随后，它并没有简单地清理未标记的对象，而是将所有幸存的对象压缩到内存的一端；之后，清理边界外的所有空间。Marking：它的第一阶段和marking/clearing算法完全一样，都是遍历GCRoots，然后标记存活下来的对象。整理：移动所有存活的对象，并按照内存地址的顺序排列，然后回收结束内存地址后的所有内存。因此，第二阶段称为收尾阶段。从上图可以看出，有标记的存活对象会按照内存地址排序排列，而没有标记的内存会被清理掉。这样，当我们需要为一个新的对象分配内存时，JVM只需要保存一段内存的起始地址，显然比维护一个空闲链表的开销要小很多。标记/排序算法不仅可以弥补标记/清除算法中内存区域分散的缺点，还可以消除复制算法中减半内存的高成本。但是，标记/整理算法的唯一缺点是效率不高。不仅要标记所有存活的对象，还要整理所有存活对象的引用地址。在效率方面，标记/排序算法低于复制算法。mark-sweep算法、copy算法、mark-and-sweep算法总结：三种算法都是基于寻根算法来判断一个对象是否应该被回收，寻根算法正常工作的理论基础是语法相关信息中变量的范围。因此，要想防止内存泄漏，最根本的方法就是把握变量的范围，不要使用C/C++的内存管理方式。当GC线程开启时，或者GC进程启动时，它们都必须暂停应用程序（stoptheworld）。它们的区别如下：（>表示前者优于后者，=表示两者效果相同）（1）效率：复制算法>标记/排序算法>标记/清除算法（这里的效率为只是时间复杂度的简单比较，实际情况不一定如此）。(2)内存均匀性：复制算法=标记/排序算法>标记/清除算法。(3)内存利用率：标记/排序算法=标记/清除算法>复制算法。注1：可见mark/clear算法是比较落后的算法，但后两种算法都是建立在这个基础上的。注2：时间和空间不能合并。#p#7。分代收集算法：（新生代GC+老年代GC）目前商用虚拟机的GC采用的是“分代收集算法”。这并不是一个新的想法，而是根据对象生存周期的不同，将内存分成若干块。Java堆一般分为新生代和老年代：寿命短的对象归入新生代，寿命长的对象归入老年代。少量对象存活，适用于复制算法：在新生代中，每次GC发现大量对象死亡，只有少量对象存活，所以采用复制算法，并且只需付出复制少量存活对象的代价就可以完成GC。大量对象存活，适合marking-cleaning/marking-organization：在老年代，由于对象存活率高，没有额外的空间分配保证，需要使用“mark-clean”/“标记-组织”算法GC。注意：老年代中的一小部分对象是进来的对象，因为新生代回收时老年代作为保证；大部分对象进入老年代是因为没有被GC多次回收。8.可达性：所有的算法都需要能够识别垃圾对象，所以需要给出可达性的定义。Reachable: 这个对象可以从根节点到达。 其实就是从根节点开始扫描，只要对象在引用链中，就是可达的。Resurrecable: 一旦所有的引用都被释放，它就被复活 因为对象在finalize()中有可能复活 被回收利用。finalize方法复活对象示例代码：packagetest03;/***Createdbysmyhvaeon2015/8/19.*/publicclassCanReliveObj{publicstaticCanReliveObjobj;//GC执行时会执行finalize方法，只会执行一次@Overrideprotectedvoidfinalize()throwsThrowable{super.finalize();System.out.println("CanReliveObjfinalizecalled");obj=this;//执行GC的时候会执行finalize方法，然后这行代码的作用就是复活null对象，然后变为Accessibility}@OverridepublicStringtoString(){return"IamCanReliveObj";}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{obj=newCanReliveObj();obj=null;//resurrectableSystem.out.println("***gc");System.gc();Thread.sleep(1000);if(obj==null){System.out.println("obj为空");}else{System.out.println("objisavailable");}obj=null;//不能被复活System.out.println("Secondgc");System.gc();Thread.sleep(1000);if(obj==null){System。出去。println("objisnull");}else{System.out.println("objisavailable");}}}需要注意第14行的注释。一开始，我们在第25行将obj设置为null，然后进行了一次GC。我们以为obj会被回收，其实并没有，因为GC的时候会调用11行的finalize方法，然后14行obj会被复活起来。紧接着，在第34行将obj设置为null，然后进行GC。这时候obj就被回收了，因为finalize方法只会执行一次。finalize方法使用总结：经验：避免使用finalize()，粗心的操作可能会导致错误。优先级低，调用的时候，不确定什么时候会发生GC不确定性，自然不知道finalize方法什么时候执行如果想使用finalize释放资源，我们可以使用try-catch-终于要换掉了#p#九、Stop-The-World：1、Stop-The-World概念： Java中的一种全局暂停现象。globalpause，所有Java代码停止，native代码可以执行，但是不能和JVM交互，大部分时候是GC引起的。在少数情况下，它是由其他情况引起的，例如：Dumpthread、deadlockcheck、heapdump。2、GC时为什么会出现全局暂停？让我们打个比方：就像在聚会上。突然，GC来打扫房间。晚会很乱，又产生了新的垃圾。房间永远不会打扫。只有当每个人都停止活动时，房间才能打扫干净。而且，如果没有全局暂停，会对GC线程造成很大的负担，GC算法的难度也会增加，导致GC很难判断哪些是垃圾。3、Stop-The-World的危害：如果长时间停止服务，HA系统无响应，可能会造成主备倒换，严重危害生产环境。 备注：HA：HighAvailable，高可用集群。比如上面的主机和备机：现在主机在工作，如果主机在GC导致长时间停顿，那么备机会检测到主机没有工作，所以备机开始工作；但是主机不工作只是暂时的，当GC结束后，主机又开始工作了，所以这种情况下，主机和备机是同时工作的。主机和备机同时工作其实是非常危险的。极有可能造成应用程序不一致，无法提供正常服务等，进而影响生产环境。代码示例：（1）打印日志代码：（每100ms打印一条）System.out.println("time:"+t);Thread.sleep(100);}}catch(Exceptione){}}}上面代码中是负责打印log的代码，每100ms打印一条，并计算打印时间。（2）worker线程的代码：（worker线程，专门用来消耗内存的）publicstaticclassMyThreadextendsThread{HashMap
