深入理解JVM虚拟机之垃圾回收
什么叫做垃圾？
没有引用指向得对象都称为垃圾，好比如我们放风筝，哪些断了线得风筝都称之为垃圾。
JVM怎么查找这些垃圾
一般又两种算法，1、可达性分析。2、引用计数
引用计数：
在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加一；当引用失效时，计数器值就减一；任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。引用计数缺点：比如有两个对象 A 和 对象B 然后A引用了B ，B也引用了A 但是这两个对象没有别对的对象所引用，但是因为他们两个互相引用，导致他们得引用计数都不为0 这个时候使用引用计数算法，就不能将其回收。
可达性分析算法：
这个算法的基本思路就是通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”（Reference Chain），如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连,或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。
在Java体系里面，固定可作为GC Roots 的对象分包括以下几种：
在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的 参数、局部变量、临时变量等。在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量。在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池（String Table）里的引用。在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象。Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointExcepiton、OutOfMemoryError）等，还有系统类加载器。所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象。反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。除了这些固定的GC Roots集合以外，根据用户所选用的垃圾收集器以及当前回收的内存区域不同，还可以有其他对象“临时性”地加入，共同构成完整GC Roots集合。
上述我们讲过可以通过引用计数法定位垃圾，但是其实不管是引用计数还是可达性分析分析算法判定对象是否存活，都离不开“引用”。在JDK1.2之后Java对“引用”概念进行的扩充，把引用分为了：1、强引用（Strongly Re-ference）。2、软引用（Soft Reference）。3、弱引用（Weak Reference）。4、虚引用（Phantom Reference）。
强引用： 强引用是最传统的“引用”的定义，是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值，即类似“Object obj=new Object()”这种引用关系。无论任何情况下，只要强用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。 软引用： 软引用是用来描述一些还有用，但非必须的对象。只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK 1.2版之后提供了SoftReference类来实现软引用。 弱引用： ·弱引用也是用来描述那些非必须对象，但是它的强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。当垃圾收集器开始工作，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK 1.2版之后提供了WeakReference类来实现弱引用。 虚引用 虚引用也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的只是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK 1.2版之后提供了PhantomReference类来实现虚引用。
上面已经讲过定位垃圾的算法了，下面我们来讲一下垃圾回收的算法：
分代收集理论：分代收集名为理论，实质是一套符合大多数程序运行实际情况的经验法则，它建立在两个分 代假说之上：
弱分代假说（Weak Generational Hypothesis）：绝大多数对象都是朝生夕灭的。强分代假说（Strong Generational Hypothesis）：熬过越多次垃圾收集过程的对象就越难以消亡。这两个分代假说共同奠定了多款常用的垃圾收集器的一致的设计原则：收集器应该将Java堆划分出不同的区域，在Java堆划分出不同的区域之后，垃圾收集器才可以每次只回收其中某一个或者某些部分的区域——因而才有了“Minor GC”“Major GC”“Full GC”这样的回收类型的划分；也才能够针对不同的区域安排与里面存储对象存亡特征相匹配的垃圾收集算法——因而发展出了“标记-复制算法”“标记-清除算法”“标记-整理算法”等针对性的垃圾收集算法。下面我们来逐个介绍：
标记-清除（Mark-Sweep）
首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后，统一回收掉所有被标记的对象，也可以反过来，标记存活的对象，统一回收所有未被标记的对象。
标记清除算法有两个缺点：
如果JAVA堆中包含大量对象，而其中大部分对象要被回收，这个时候就会执行大量的标记清除工作，因为标记、清除两个过程会随着对象的数量增长执行效率会下降。内存碎片化问题，在标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致当以后在程序运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
标记-复制（Semispace Copying)
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。
用Java虚拟机大多都优先采用了这种收集算法去回收新生代，将Eden和Survivor中仍然存活的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上，然后直接清理掉Eden和已用过的那块Survivor空间。
优点：不会产生内存碎片，缺点：空间浪费。
标记-整理（Mark-Compact） 首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后，让所有存活的对象都向内存空间一端移动然后直接清理掉边界以外的内存。
优点：不会产生碎片，不浪费空间，缺点：因为要先标记在移动，再清除，效率比前两个要低。
内容参考：周志明老师的深入理解JVM虚拟机
