JVM 收集算法 垃圾收集器 元空间 引用

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JVM 收集算法

前面我们了解了整个堆内存实际是以分代收集机制为主，但还是没有讲到具体是怎么实现的，那么具体的过程到底是怎么样来实现的呢？我们来了解下

标记-清除算法

这个回收方法就是首先需要标记出需要回收的对象，然后再依次回收掉被标记的对象，或者是标记出所有不需要回收的对象，只回收未标记的对象
虽然此方法非常简单，但是缺点也是非常明显的，首先如果内存中存在大量的对象，那么可能就会存在大量的标记，并且大规模进行清除。并且一次标记清除之后，连续的内存空间可能会出现许许多多的空隙，碎片化会导致连续内存空间利用率降低.

标记-复制算法

我们标记算法就是将堆的区域分成两块大小相同放入区域，然后每次只会使用其中一块区域，每当到垃圾回收的时候，将需要回收的对象标记出来，之后将没有标记的复制到另外一边区域，最后将一次清空当前区域，虽然复制浪费了一些时间，但这样能够很好的解决对象大面积回收后造成的碎片化问题
这种算法就非常适用于新生代(因为新生代的回收效率极高，一般不会留下太多的对象)的垃圾回收，而我们之前所说的新生代Survivor区其实就是这个思路，包括8:1:1的比例也正是为了对标记复制算法进行优化而采取的。

标记-整理算法

上述我们提到了复制算法，此算法在新生区应用完全应用完全没有问题，但如果用在老年区就显得很鸡肋，因为老年区基本都是一些钉子户，它不像新生区那样每次回收都会腾出大量空间，对象，才有机会进入到老年代，所以老年代一般都是些钉子户，可能一次GC后，仍然存留很多对象。而标记复制算法会在GC后完整复制整个区域内容，并且会折损50%的区域，显然这并不适用于老年代。
那么我们能否这样，在标记所有待回收对象之后，不急着去进行回收操作，而是将所有待回收的对象整齐排列在一段内存空间中，而需要回收的对象全部往后丢，这样，前半部分的所有对象都是无需进行回收的，而后半部分直接一次性清除即可。
虽然这样能保证内存空间充分使用，并且也没有标记复制算法那么繁杂，但是缺点也是显而易见的，它的效率比前两者都低。甚至,由于需要修改对象在内存中的位置，此时程序必须要暂停才可以，在极端情况下，可能会导致整个程序发生停顿
所以，我们可以将标记清除算法和标记整理算法混合使用，在内存空间还不是很凌乱的时候，采用标记清除算法其实是没有多大问题的，当内存空间凌乱到一定程度后，我们可以进行一次标记整理算法。

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JVM垃圾收集器

Serial收集器

该收集器是比较元老的一个收集器，在较早的jdk，是虚拟机新生代区域收集器的唯一选择，这是一款单线程的垃圾收集器，也就是说，当开始进行垃圾回收的时候，需要暂停所有的线程，直到垃圾收集工作结束，他的新生代收集算法采用的是标记复制法，老年代采用的是标记整理法

ParNew收集器

这款垃圾收集器相当于是Serial收集器的多线程版本，它能够支持多线程垃圾收集:

除了多线程支持以外，其他内容基本与Seria收集器一致，并且目前某些JVM默认的服务端模式新生代收集器就是使用的ParNew收集器。

Parallel Scavenge /Parallel Old收集器

Parallel Scavenge同样是一款面向新生代的垃圾收集器，同样采用标记复制算法实现，在JDK6时也推出了其老年代收集器Parallel Old，采用标记整理算法实现:

与ParNew收集器不同的是，它会自动衡量一个吞吐量，并根据吞吐量来决定每次垃圾回收的时间，这种自适应机制，能够很好地权衡当前机器的性能，根据性能选择最优方案。
目前JDK8采用的就是这种 Parallel Scavenge + Barallel Old的垃圾回收方案。

CMS收集器

在JDK1.5，HotSpot推出了一款在强交互应用中几乎可认为有划时代意义的垃圾收集器:CMS (Concurrent-Mark-Sweep)收集器，这款收集器是HotSpot虚拟机中第一款真正意义上的并发(注意这里的并发和之前的并行是有区别的，并发可以理解为同时运行用户线程和GC线程，而并行可以理解为多条GC线程同时工作)收集器，它第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程同时工作。
它主要采用标记清除算法:

Garbage First(G1)收集器

我们知道，我们的垃圾回收分为Minor GC 、Major GC和Full GC，它们分别对应的是新生代，老年代和整个堆内存的垃圾回收，而G1收集器巧妙地绕过了这些约定，它将整个Java堆划分成2048个大小相同的独立Region 块，每个Region块的大小根据堆空间的实际大小而定，整体被控制在1MB到32MB之间，且都为2的N次幂。所有的Region 大小相同，且在JVM的整个生命周期内不会发生改变。
那么分出这些Region有什么意义呢?每一个Region都可以根据需要，自由决定扮演哪个角色(Eden、Survivor和老年代，收集器会根据对应的角色采用不同的回收策略。此外，G1收集器还存在一个Humongous区域，它专门用于存放大对象（一般认为大小超过了Region容量一半的对象为大对象）这样，新生代、老年代在物理上，不再是一个连续的内存区域，而是到处分布的。

它的回收过程与CMS大体类似:

初始化标记：标记出对象能够关联到的对象
并发标记：通过可达性分析，递归整个堆里的对象图，找出要回收的对象
最终标记：对用户线程做一个短暂的暂停，用于处理并发标记阶段漏标的那部分对象。
筛选回收：制定回收计划

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元空间

在JDK8之后，我们堆里面就没有之前的永久代了，随之产生的是一个叫做元空间的东西，类的元信息被存储在元空间中，元空间没有使用堆内存，理论上系统可以使用的内存有多大，元空间就有多大，不会出现永久代存在时的内存溢出问题，永久代就被完完全全的抛弃了

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引用

强引用

在Java中如果变量是一个对象类型，那么它实际上存放的是对象的引用，类似于Object o = new Object()这样的引用类型就是强引用
我们通过前面的学习可以明确，如果方法中存在这样的强引用类型，现在需要回收强引用所指向的对象，那么要么此方法运行结束,要么引用连接断开，否则被引用的对象是无法被判定为可回收的，因为我们说不定后面还要使用它。
所以，当JVM内存空间不足时，JVM宁愿抛出OutOfMlemoryError使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的“存活"对象来解决内存不足的问题。
强引用写法： Object o = new Object();

软引用

软引用不像强引用那样不可回收，但一旦JVM内存不足的时候，它会确保抛出异常之前，清理掉软引用指向的对象
软引用写法：SoftReference reference = new SoftReference<>(new Object());

弱引用

弱引用的生命周期比软引用的还要短，在进行垃圾回收的时候，不管当前内存是否充足，都会回收它的内存
弱引用写法
WeakReference reference = new WeakReference<>(new Object());

虚引用

随时可能被回收
也就是说我们无论调用多少次get()方法得到的永远都是null，因为虚引用本身就不算是个引用，相当于这个对象不存在任何引用,并且只能使用带队列的构造方法，以便对象被回收时接到通知。