JVM 2-垃圾收集及内存分配策略

　　Java虚拟机的内存模型分为五个部分，分别是：程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区。程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈都是线程私有的，也就是每条线程都拥有这三块区域，而且会随着线程的创建而创建，线程的结束而销毁。在这几个区域内就不需要过多的考虑回收的问题。

　　然而，堆和方法区中的内存清理工作就没那么容易了。

堆和方法区所有线程共享，并且都在JVM启动时创建，一直得运行到JVM停止时。因此它们没办法根据线程的创建而创建、线程的结束而释放。

堆中存放JVM运行期间的所有对象，虽然每个对象的内存大小在加载该对象所属类的时候就确定了，但究竟创建多少个对象只有在程序运行期间才能确定。
方法区中存放类信息、静态成员变量、常量。类的加载是在程序运行过程中，当需要创建这个类的对象时才会加载这个类。因此，JVM究竟要加载多少个类也需要在程序运行期间确定。因此，堆和方法区的内存回收具有不确定性，因此垃圾收集器在回收堆和方法区内存的时候花了一些心思。

　　判断对象的死活
　　1 引用计数法：给对象添加一个引用计数器每当有一个地方引用它时，计数器就加1，当引用失效时计数器减1，当计数器为0时表示对象不可能再被使用表示对象已死。

这个方法效率很高，但是它无法解决对象之间的互相依赖的问题。

public class ReferenceCountingGC {

    public Object instance = null;

    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    /** * 这个成员属性的唯一意义就是占点内存，以便在能在GC日志中看清楚是否有回收过 */
    private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];

    public static void testGC() {
        ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
        ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
        objA.instance = objB;
        objB.instance = objA;

        objA = null;//这两个变量 被设置为空，对象不可能再被使用
        objB = null;

        // 假设在这行发生GC，objA和objB是否能被回收？
        System.gc();
    }
    public static void main(String[] args) {
        testGC();
    }
}

　　但是运行结果显示并未回收它们，间接说明jvm不是通过引用计数法来判断对象的死活。

　　2 可达性分析

　　　　通过一系列 GC Roots对象作为起点，从这些节点向下搜索搜索的路径称为引用链当一个对象没有任何一个引用链相连则说明对象是不可用的。如Object 5，Object 6，Object 7 虽然有互相关联但是GC Roots 不可达，所以他们都是可以回收的对象。

　　java中可以作为GC Roots的对象有下面几种

Java虚拟机栈所引用的对象(栈帧中局部变量表中引用类型的变量所引用的对象)
方法区中静态属性引用的对象
方法区中常量所引用的对象
本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

　　java里面的各种引用的分类：这几种引用级别由高到低分别为：强引用、软引用、弱引用和虚引用。

　　　　强引用：如：Object object=new Object（）；那object就是一个强引用了，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。

　　　　软引用：软引用就类似于可有可无的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。

　　　　弱引用：

　　　　　　如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可无的生活用品。它比软引用的强度更弱一些当垃圾收集器工作时无论当前内存是否足够，那些只被弱引用关联的对象都会被回收掉。

　　　　虚引用：虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样。

　　对象的死亡与拯救

　　　　即使在可达性分析算法中不可达的对象，也不是一定会死亡的，它们暂时都处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象“死亡”，至少要经历两次标记过程：

　　　　如果对象在进行可达性分析后发现没有与 GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finaliza()方法。当对象没有覆盖finaliza()方法，或者finaliza()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

　　　　如果这个对象被判定为有必要执行finaliza()方法，那么此对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发此方法，但并不承诺会等待它运行结束，原因是：如果一个对象在finaliza()方法中执行缓慢，或者发生了死循环（更极端的情况），将很可能导致F-Queue队列中的其它对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。

/**
 * 此代码演示了两点： 
 * 1.对象可以在被GC时自我拯救。 
 * 2.这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次
 * @author zzm
 */
public class FinalizeEscapeGC {

    public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;

    public void isAlive() {
        System.out.println("yes, i am still alive :)");
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("finalize mehtod executed!");
        FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();

        //对象第一次成功拯救自己
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no, i am dead :(");
        }

        // 下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        // 因为Finalizer方法优先级很低，暂停0.5秒，以等待它
        Thread.sleep(500);
        if (SAVE_HOOK != null) {
            SAVE_HOOK.isAlive();
        } else {
            System.out.println("no, i am dead :(");
        }
    }
}

　　值得注意的是，如果代码中有两段一模一样的代码段，执行结果却是一次逃脱成功，一次失败。这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会再被执行，因此第二次逃脱行动失败。因此这个方法是非常不确定的，连是否会被执行都不能确定因此这个方法无意义的。

　　方法区回收　

　　很多人以为方法区（或者HotSopt VM中的永久代）是没有垃圾收集的，Java虚拟机规范中确实说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集，而且性价比一般较低，在对的新生代生一般能回收70%~95%的空间，而永久代远低于此。

永久代的垃圾手机主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常相似。以常量池中字面量的回收为例，若字符串“abc”已经进入常量池中，但当前系统没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量，也没有其他地方引用该字面量，若发生内存回收，且必要的话，该“abc”就会被系统清理出常量池。常量池中其他的类（接口）、方法、字段的符号引用与此类似。

无用的类需要满足3个条件：

（1）该类所有的实例都已经被回收，即Java堆中不存在该类的任何实例；
（2）加载该类的ClassLoader已经被回收；
（3）该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，此处仅仅是“可以”，而并不是和对象一样（不使用了就必然回收）