JVM的垃圾回收

一、JVM的垃圾回收算法

垃圾回收机制是JVM的一个重要机制，它可以自动帮助开发者清除已弃用的对象，达到内存回收的目的。而不同的内存需要采用不同的垃圾回收算法，确保兼顾效率和回收率。
常见的垃圾回收算法有以下四种：

标记-清除算法 ：
- 标记阶段：从一组GC Roots对象出发，遍历所有的可达对象，并标记为“存活”。
- 清除阶段：遍历堆内存，将未标记为存活的对象清除，从而释放内存。
复制算法 ：
- 将内存分为From和To两块区域，对象创建在From区域，触发垃圾回收机制时，JVM会将From区域的所有存活对象复制到To区域，并清除From区域的所有空间，最后再调换From和To区域。从而达到内存回收的目的。
标记-整理算法 ：
- 标记阶段：与标记-清除算法相同。
- 整理阶段：将存活的对象移到内存的一端，并清除剩余的空间。
分代GC算法 ：
将对象分为新生代 和老年代
- 新生代：分为Eden区 和Survivor区 （Survivor0和Survivor1）。新对象创建一般在Eden区，当Eden区内存不足时，会触发Minor GC ，在Survivor区采用复制算法回收内存。
- 当对象为大对象/在新生代经历多次GC仍存活时，对象就会存储在老年代。老年代一般采用标记-清除算法或标记-整理算法。

引用计数法 ：
机制：对每个对象的被引用数 进行统计，当有新的引用指向该对象时，引用计数+1；反之-1。如果引用数为0，我们可以初步判断该对象已经死亡。
缺点：当两个死亡对象出现循环引用时，引用计数不为0，但是仍需要回收。
可达性分析法 ：
通过一组GC Roots对象遍历所有可达对象，遍历后标记的便为存活对象。
- GC Roots对象有：
  - JVM中栈的引用（方法的局部变量、参数等）
  - 静态变量引用
  - 运行时常量池中的引用
  - JNI本地方法引用
- 对象引用类型：
  - 强引用：new 创建的对象
  - 弱引用：在内存不足时会回收，用于缓存
  - 软引用：只要触发GC就会回收
  - 虚引用：无法通过虚引用访问对象，主要用于跟踪对象的存活状态
- 对象的生存状态：
  - 可达：对象能被GC Roots访问
  - 可回收（第一次标记）：对象不可达，但是可能复活（finalize()方法中重新引用GC Roots）
  - 不可复活（第二次标记）：finalize()之后仍不可达，则认定为垃圾

常用的垃圾回收器为G1 和CMS 回收器：

CMS回收器 ，以最小化停顿时间为目标，适用于高响应 的服务（如Web应用），基于标记-清除 算法，清理流程如下：
1. 停止所有用户线程（STW），启动一个GC线程 进行初始标记 ，遍历可达对象。
2. 用户线程和GC线程进行并发标记 ，分析对象存活情况。
3. 停止所有用户线程，启动多个GC线程 进行最终标记 ，修正并发标记过程中产生的变动
4. 启动多个用户线程和一个GC线程 ，进行并发清除 ，完成后重置GC线程。
  优点：响应快 ，停顿时间短
  缺点：标记清除算法会产生内存碎片 ；并发标记过程用户线程 产生的垃圾需要下次才能回收
G1回收器 ：以控制GC停顿时间为目标，兼具高吞吐量和低延迟性能，适用于大内存、多核环境。基于标记-整理和标记-复制算法，回收过程如下：
1. 停止所有用户线程（STW），启动一个GC线程 进行初始标记，遍历可达对象。
2. 用户线程和一个GC线程 进行二次标记 ，分析对象存活情况。
3. 停止所有用户线程（STW），启动多个GC线程 进行并发最终标记 ，修正标记过程中产生的引用变动。
4. 让多个GC线程进行筛选回收 ，根据收集时间预算，优先回收回收价值最高的区域 ，回收完之后对GC线程进行重置。