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JVM垃圾回收算法详解

在JVM内存模型中会将堆内存划分新生代、老年代两个区域，两块区域的主要区别在于新生代存放存活时间较短的对象，老年代存放存活时间较久的对象，除了存活时间不同外，还有垃圾回收策略的不同，在JVM中中有以下回收算法：

标记清除
标记整理
复制算法
分代收集算法

有了垃圾回收算法，那JVM是如果确定对象是垃圾对象的呢？判断对象是否存活JVM也会有几套自己判断算法了：

引用记数
可达性分析

有了垃圾回收和判断对象存在这两个概念后，再来逐步分析它们。

JVM是如何判断对象是否存活的？

要是让开发人员来判断一个对象是否有用是很简单的，简单的说就是： 对象没有任何引用 就认为该对象可以被回收了。假设有如下程序代码：

public class App {

    public static void main(){
        checkFile("/");
    }

    public static boolean checkFile(String path ){
        File file = new File(path);
        return file.exists();
    }
}
复制代码

程序执行起来在调用 checkFile 的时候JVM图大概像这样：

到 checkFile 方法执行完成之后，它里面的局部变量 file 就会随着栈帧一起被清理，这个时候还存活在JVM堆中的File对象也是无用的了：

要是人为来判断非常清晰的就发现File对象已经无用了，那换成JVM它又是如何来判断对象是否能存活的呢？

引用记数

引用记数算法原理比较简单，想象下有个对象它有一个 count 属性，每次引用该对象都会使 count 加1，假设JVM在判断该对象是否存活的时候去检查这个 count 属性，发现这个属性不为0说明还有其他对象在引用该对象。

等到 checkFile 方法执行完之后count就会减1变成0：

这样一来JVM就很容易判断一个对象是否存活了。

但是引用记数有一个明显的缺点，就是无法解决循环引用的问题比如：A --> B --> A 这样的对象关系它是没有办法来判断对象是否该不该回收的。

GC Root（可达性分析）

为什么会被称为 可达性分析 算法呢？可以这样理解如果通过 GC Root 能到达一个对象那么这个对象就是存活的。那什么样的对象才是 GC Root 呢？

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）；
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（Native方法）引用的对象。

还是用上面的例子，在 checkFile 方法执行时，因为 栈帧变量file 可做为 GC Root 所以在执行期间JVM是绝对不会回收掉这个File对象：

但是等到 checkFile 执行完成之后，这个栈帧会被弹出，其中的变量也会被释放，相应的没有 GC Root 能到达堆中的File对象，这个时候就可以判断这个对象是一个无用的对象了，然后安全回收。

垃圾收回算法

标记清除

这种算法分两分：标记、清除两个阶段，标记阶段是从根集合（GC Root)开始扫描，每到达一个对象就会标记该对象为存活状态，清除阶段在扫描完成之后将没有标记的对象给清除掉。

用一张图说明：

这个算法有个缺陷就是会产生内存碎片，如上图B被清除掉后会留下一块内存区域，如果后面需要分配大的对象就会导致没有连续的内存可供使用。

标记整理

标记整理就没有 内存碎片 的问题了，也是从根集合（GC Root)开始扫描进行标记然后清除无用的对象，清除完成后它会整理内存。

这样内存就是连续的了，但是产生的另外一个问题是：每次都得移动对象，因此成本很高。

复制算法

复制算法会将JVM推分成二等分，如果堆设置的是1g，那使用复制算法的时候堆就会有被划分为两块区域各512m。给对象分配内存的时候总是使用其中的一块来分配，分配满了以后，GC就会进行标记，然后将存活的对象移动到另外一块空白的区域，然后清除掉所有没有存活的对象，这样重复的处理，始终就会有一块空白的区域没有被合理的利用到。