垃圾回收是Java特有的功能，即由JVM主动判断回收那些程序不再需要的“垃圾”信息。

 

0 前记

Java GC主要是对于堆内存来说的。此小节下面的部分，都是基于堆内存进行解释。所以，在这里我们先来看一下除了堆内存，其它地方（即方法区的永久代PermGen）是如何GC的。这一部分相对独立，且重要性偏小，为了不影响大家的整体理解，就单独放在这里好了。

0.1 方法区GC

如何判断一个类无用：
需要满足三点
1.所有实例都已经被回收（堆中无实例）。
2.加载该类的ClassLoader已经被回收。
3.该类对应的对象无引用（即无法通过反射访问该类的信息）。

0.2 常量池GC

如何判断一个常量可被GC：
没有引用的常量就是废弃常量，可被GC。

 

 

 

1 判断对象是否存活の算法

在发生GC前，要判断对象是否死亡，这里用到的判断方法有：

1.1 引用计数法：

给对象添加一个计数器，每有一个地方引用它，计数器值+1；引用失效，计数器值-1。当计数器值==0时，对象死亡，不可能再被引用。
Java不使用该方法，其存在问题：A与B相互引用时，A和B的计数器值恒大于等于1，永远无法被回收。

1.2 可达性分析算法：

首先通过一系列名为GC Roots的对象作为起点，从GC Roots向下搜索，走过的路径称为引用链（Reference Chain）。若待判断的对象与GC Roots之间不可达（无 Reference Chain），则为垃圾。

可作为GC Roots的有：
1.虚拟机栈中引用的对象
2.本地方法栈中引用的对象
3.方法区常量引用的对象
4.方法区类静态属性引用的对象

如下图所示，Object 03、04、05 与 GC Roots 之间无 Reference Chain，故会被GC。而Object 01、02 会继续存活。

 

 

 

2 四种引用

除了上述的两种算法外，Java GC还会通过引用的类型，来判断是否回收当前的对象。Java中的引用常分为如下四种类型：

1. 强引用：=，new就是强引用。GC Roots可达，不会被回收。
2. 软引用：有用但非必须。OS在将要OutOfMemory之前，GC才会回收当前对象。
3. 弱引用：OS无论Memory是否充足，只要GC，一定会回收当前对象。ThreadLocal就是弱引用。
4. 虚引用：主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。

 

 

 

3 对象的访问定位（对象的引用）

要GC某对象，首先要找到它。这里也是有两种算法可供了解：

1. 句柄法
2. 直接指针

这两种方法都是通过栈中的引用（reference），来操作堆上的对象。

3.1 句柄法

从堆内存中，划分出一块区域作为句柄池。

reference中存放 对象的句柄地址。
句柄中存放的是对象的 实例数据 与 类型数据 各自的地址。

句柄法优点：对象被移动时，只需修改 实例数据的指针，reference无需修改。

3.2 直接指针

HotSpot（全称为Java HotSpot Virtual Machine。一种较新版本的JVM，用来代替JIT，性能较高。是Sun JDK 和 Open JDK中自带的VM）使用该方法访问对象。

reference中存放 对象的地址。
对象中存放 实例数据 和 类型数据的地址。

直接指针优点：速度快，节省了一次指针定位的时间。

 

 

 

4 垃圾回收の算法

对象的存亡判断，访问定位等问题已经解决了。万事俱备，亟待回收，接下来就该重头戏——GC算法登场！

4.1 标记-清除算法

先标记，再清除。最基本的GC算法，其它算法都是由它改进而来。有两个缺点：

1. 效率低下
2. 空间问题（碎片化：清理后的内存空间零零散散，不连续）

4.2 复制算法

基于 4.1 标记-清除算法，一定程度的解决了上述两个问题。

它将内存分为大小相同的两块，每次使用其中一块。当该块内存满了便触发GC，将存活的对象整理到另外一半内存中，再将刚刚使用的内存完全擦除。下图可以强化理解：

4.3 标记-整理算法

同上，基于 4.1 标记-清除算法，一定程度的解决了上述两个问题。

标记之后，清除掉死亡的对象，再将存活的对象连续放在一起。

4.4 分代垃圾回收算法

目前的JVM都在用这个，综合了上述各算法，更好的提升了GC效率。

Eden和Survivor一起使用复制算法，Tenured（老年代）使用标记-整理算法

4.4.1 划分

堆内存分为 年轻代（Young Generation） 和 老年代（Old Generation）
年轻代又分为 Eden区 和 Survivor区
Survivor区又分为 From区 和 To区（HotSpot官方说法，民间常用的说法有分为S0/S1区，S1/S2区，都是一个意思）。

4.4.2 Minor GC

对于年轻代的垃圾回收，有一个专属的名词“Minor GC”。

触发条件：当新对象生成，且在Eden区分配内存失败时，触发Minor GC。

在整个年轻代中，每个对象都有一个“年龄”。每触发一次Minor GC，年龄+1，且会被挪动（拷贝）到另外一个Survivor区域。

举个例子，假如，我们使用了Eden区和From Survivor区，那么To Survivor区就是空的。此时触发一次Minor GC，所有对象年龄+1。标记清除掉无引用的垃圾对象。再进行一次判断，若对象的年龄达到了15，则将其送入老年代。剩下的对象（存活，且年龄介于0和15之间），送入To Survivor区，此时From Survivor区就变成空的了。等到下一次触发Minor GC时，则再挪入From Survivor区中，空出To Survivor区，以此循环往复。

4.4.3 Full GC

对于老年代的垃圾回收，也有”一个”专属的名词“Full GC”（也有称为Major GC的 =_= ）。

触发条件：Full GC 通常由当前JVM的垃圾收集器来决定。

每一次Full GC 通常都会触发至少一次 Minor GC

 

 

 

5 常见的垃圾收集器

在 4.4.3 中提到了在何种情况下，会使用到垃圾收集器。