java 垃圾回收机制（GC）

What? -- 哪些内存需要回收？

我们知道，内存运行时JVM会有一个运行时数据区来管理内存。它主要包括5大部分：程序计数器(Program Counter Register)、虚拟机栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、方法区(Method Area)、堆(Heap).

而其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈是每个线程私有的内存空间，随线程而生，随线程而亡。例如栈中每一个栈帧中分配多少内存基本上在类结构去诶是哪个下来时就已知了，因此这3个区域的内存分配和回收都是确定的，无需考虑内存回收的问题。

但方法区和堆就不同了，一个接口的多个实现类需要的内存可能不一样，我们只有在程序运行期间才会知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，GC主要关注的是这部分内存。

如何判断一个对象已经死去？

所有生成的对象都是一个称为"GC Roots"的根的子树。从GC Roots开始向下搜索，搜索所经过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链可以到达时，就称这个对象是不可达的（不可引用的），也就是可以被GC回收了。如下图所示：

[可达性算法判定对象是否可回收][1]

java 垃圾回收机制（GC）

无论是引用计数器还是可达性分析，判定对象是否存活都与引用有关！那么，如何定义对象的引用呢？

们希望给出这样一类描述：当内存空间还够时，能够保存在内存中；如果进行了垃圾回收之后内存空间仍旧非常紧张，则可以抛弃这些对象。所以根据不同的需求，给出如下四种引用，根据引用类型的不同，GC回收时也会有不同的操作：

强引用(Strong Reference):Object obj = new Object();只要强引用还存在，GC永远不会回收掉被引用的对象。
软引用(Soft Reference)：描述一些还有用但非必需的对象。在系统将会发生内存溢出之前，会把这些对象列入回收范围进行二次回收（即系统将会发生内存溢出了，才会对他们进行回收。）
弱引用(Weak Reference):程度比软引用还要弱一些。这些对象只能生存到下次GC之前。当GC工作时，无论内存是否足够都会将其回收（即只要进行GC，就会对他们进行回收。）
虚引用(Phantom Reference):一个对象是否存在虚引用，完全不会对其生存时间构成影响。

What部分我们已经提到，GC主要回收的是堆和方法区中的内存，而上面的How主要是针对对象的回收，他们一般位于堆内。那么，方法区中的东西该怎么回收呢？

关于方法区中需要回收的是一些废弃的常量和无用的类。

总而言之，对于堆中的对象，主要用可达性分析判断一个对象是否还存在引用，如果该对象没有任何引用就应该被回收。而根据我们实际对引用的不同需求，又分成了4中引用，每种引用的回收机制也是不同的。

对于方法区中的常量和类，当一个常量没有任何对象引用它，它就可以被回收了。而对于类，如果可以判定它为无用类，就可以被回收了。

分为两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
缺点：效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；空间问题，会产生很多碎片。

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只用其中一块。当这一块用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后把原始空间全部回收。高效、简单。
缺点：将内存缩小为原来的一半。

标记过程与标记-清除算法过程一样，但后面不是简单的清除，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。