判断对象是否可回收

判断一个对象是否可以被回收，即还有没有其它指针指向它，如果没有了，说明这个对象已经不可以再被使用到了，就可以回收掉它的内存空间。主要有两种方式可以判断：

- 引用计数法：每当有一个引用引用到对象，就给对象的引用计数加一，这样当某个对象的引用计数为0时，就说明该对象已经可以被回收了，但是该方法有循环引用的问题。

- 可达性分析算法：以GC Roots对象为起点开始搜索引用链，凡是能搜索到的对象都是存活的对象，未能搜索到的对象都是可回收的对象。

Java虚拟机中多使用可达性分析算法，其中GC Roots对象有4类：

方法区中的常量引用的对象。
方法区中静态变量引用的对象。
栈中局部变量引用的对象。
本地方法栈中引用的对象。

Java中对象有四种引用：强引用，一定不会被垃圾收集；软引用，空间不足时会被收集；弱引用，下一次垃圾收集就被收集；虚引用，不会对对象的生命周期产生任何影响。

对类的回收

虚拟机对类的回收十分严苛，需要满足三个条件，并且满足了也不一定会回收：

类的所有实例已经被回收。
加载该类的ClassLoader已经被回收。
该类对应的Class对象没有被引用，不能通过反射获得该类。

垃圾收集算法

标记-清除算法：虚拟机标记可达对象后，将不可达的对象统一清除。这种算法效率比较低，而且容易造成空间碎片。
标记-整理算法：虚拟机将可达的对象全部移动到内存的一侧，将边界以外的空间一起释放。好处是无内存碎片，缺点是效率低。
复制算法：将内存分两块，只使用一块，在垃圾收集时将存活对象移动到另一块即可。好处是效率高，但是内存只使用到一半。虚拟机内实现一般分为一块Eden与两块Survivor，比例8：1：1，每次使用Eden与一块Survivor，留一块Survivor做垃圾收集时的复制空间，这样可以提高空间利用率。

Stop the world

由于不能出现可达性分析过程中对象引用关系还在不断变化的情况，因此GC时必须停顿所有的Java执行线程，会影响系统响应以及用户体验，在HotSpot实现中，使用一组称为OopMap的数据结构来存储哪些地方存放着对象引用，这样可以减少GC时扫描全局引用的时间。
HotSpot并没有为每条指令都生成OopMap，只在“特定的位置”记录，这些位置称为安全点，因此程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能。但还有一个问题需要考虑，如何在GC时让所有线程都跑到最近的安全点上停顿，有两种方式：

抢先示中中断，不需要线程的执行代码配合，在GC时，中断所有线程，如果发现有线程中断的地方不在安全点上，就让它跑到安全点上，现在几乎没有虚拟机采用这种方法。
主动式中断，当GC需要中断线程时，设置一个标志，各个线程主动轮询这个标志，发现为真时自己中断挂起。

当线程处于挂起状态时，无法响应中断请求，这种时候需要安全区域来解决。安全区域是指在一段代码片段中，引用关系不会发生变化。在这个区域中的任何地方开始GC都是安全的，安全区域可以看作是扩展的安全区域。

垃圾收集器

很多垃圾收集器采用分代收集的方式，将堆中的内存分为新生代和老年代，新生代的对象通常存活时间较短，回收比较频繁，采用效率高的复制算法，老年代的对象存活时间很长，回收不频繁，采用标记-清除或标记-整理算法。

Serial 与 Serial Old 收集器：单线程收集器，垃圾收集时需要暂停其它工作线程，直到收集结束。主要用在Client模式下的虚拟机。
ParNew 收集器： Serial收集器的多线程版本，主要用在Server模式的虚拟机上，能与CMS收集器配合工作。
Parallel Scavenge 与 Parallel Old 收集器，多线程吞吐量优先收集器。

CMS收集器

目标是获得最短的回收停顿时间，基于标记清除算法实现，在Server端使用比较多。运作过程包括初始标记，并发标记，重新标记与并发清除。初始标记只标记GC Roots能直接关联到的对象，速度很快；并发标记就是进行可达性分析的过程；重新标记修正并发标记期间引用关系发生变化的部分；并发清除则是清除不可达对象，回收空间。

整个过程中，并发标记与并发清楚可以和用户线程一起工作，因此停顿时间只有初始标记和重新标记的过程，但时间并不长。

CMS收集器的缺点是有空间碎片产生，无法处理浮动垃圾以及对CPU资源十分敏感。

G1收集器

G1收集器主要应用在Server端。它将对划分为多个大小相等的独立区域，新生代和老年代不再物理隔离。它会跟踪每个区域垃圾堆积的大小，维护一个优先列表，回收时回收价值最大的区域。运作工程包括初始标记，并发标记，最终标记，筛选回收。由于可以控制回收多少块区域，因此可以得到一个可预测的停顿时间。

对象内存分配

内存分配策略

对象优先在新生代的Eden分配
大对象直接进入老年代
长期存活的对象进入老年代，可以设定年龄阈值或者动态年龄判断

分配内存

在堆上为对象分配内存是，如果内存是绝对规整的，可以使用指针碰撞，直接让指针偏移出对象内存大小即可。如果内存不规则，需要维护一个空闲列表，从列表中选择能满足对象内存需求的内存块分配给对象。

对象在分配时，也需要保证线程的安全，通常本地线程会预先分到一块内存空间作为本地线程缓冲，该线程创建的对象都在这块空间内分配，当缓冲用完后，需要申请新的空间时才需要同步锁定。

Minor GC 与 Full GC

Minor GC 主要回收新生代的空间，Major GC 主要回收老年代空间，Full GC 回收老年代与新生代与元空间。

触发full gc 的条件：

调用System.gc() 方法，但是不一定会执行
老年代空间不足
空间分配担保失败
永久代( jdk 1.7 之前) 或元空间不足
CMS GC 发生错误

finalize()方法

对象被回收时，如果对象覆盖了Object类的finalize()方法，虚拟机会在回收前执行对象的finalize()方法，但是不保证什么时候开始执行，也并不保证一定会执行完这个方法。

元空间

在 Java8 中，永久代已经被移除，被一个称为“元数据区”（元空间）的区域所取代。元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于： 元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。 类的元数据放入 native memory, 字符串池和类的静态变量放入 java 堆中，这样可以加载多少类的元数据就不再由 MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

书成

Java垃圾收集机制