深入理解java虚拟机学习笔记（二）垃圾回收策略

上篇文章介绍了JVM内存模型的相关知识，其实还有些内容可以更深入的介绍下，比如运行时常量池的动态插入，直接内存等，后期抽空再完善下上篇博客，今天来介绍下JVM中的一些垃圾回收策略。

       一、finailize()方法              

在介绍GC策略前，先介绍下GC中的finailize方法。当对象没有任何引用的时候，通常这个对象会被回收掉，但如果我们想在对象被回收前进行一些操作，比如关闭一些资源，或者让这个对象复活，不让他被回收怎么办？这时候就要用到finailize方法了。finailize方法是Object类中定义的方法，意味着任何一个对象都有这个方法。但这个方法只会调用一次，如果把这个对象复活后再次让这个对象死亡，那第2次回收该对象的时候是不会调用finailize方法的，而且优先级比较低，并不能保证一定会被执行，因此不建议使用finalize方法。总结起来就是3个特性： ①、GC之前被调用 。②、只会被调用一次。③、不可靠，不能保证被执行，不建议使用。关于finalize使用方法，参考如下代码：

 public class FinalizeTest {

     private static FinalizeTest test;
     /**
      * VM参数：-XX: +PrintGCDetails -Xmx=1M -Xms=1M
      *
      * @param args
      */
     public static void main(String[] args) {
         //先对test对象赋值
         test = new FinalizeTest();
         int _1m = 1024 * 1024;
         //将test置为null，便于回收
         test = null;
         try {
             System.gc();
             //模拟睡眠5s，finalize优先级较低，保证finalize能执行
             Thread.sleep(5000);
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         if (test != null) {
             System.out.println("first,i am alive");
         }else{
             System.out.println("first,i am dead");
         }
         //由于test在finalize方法里复活了，再次将test置为null
         test = null;
         try {
             System.gc();
             Thread.sleep(5000);//模拟睡眠5s，让GC回收
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
         if (test != null) {
             System.out.println("second,i am alive");
         }else{
             System.out.println("second,i am dead");
         }

     }
     @Override
     protected void finalize() throws Throwable {
         test = this ;
         System.out.println("finalize excuted");
         super.finalize();   //调用父类的finailize方法
     }
 }

该代码运行结果如下：

可以看到，finalize方法执行后，test对象又被重新激活了，因此打印了first,i am alive。但是第二次GC的时候，finalize方法并未被执行，因此打印了second,i am dead。前面提到finalize是优先级低不可靠的，那如果没有Thread.sleep(5000)，再来看下代码和结果：

 public class FinalizeTest {

     private static FinalizeTest test;
     /**
      * VM参数：-XX: +PrintGCDetails -Xmx=1M -Xms=1M
      *
      * @param args
      */
     public static void main(String[] args) {
         //先对test对象赋值
         test = new FinalizeTest();
         int _1m = 1024 * 1024;
         //将test置为null，便于回收
         test = null;
         try {
             System.gc();
             //模拟睡眠5s，finalize优先级较低，保证finalize能执行
             //不执行睡眠操作，Thread.sleep(5000);
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         if (test != null) {
             System.out.println("first,i am alive");
         }else{
             System.out.println("first,i am dead");
         }
         //由于test在finalize方法里复活了，再次将test置为null
         test = null;
         try {
             System.gc();
             //不执行睡眠操作，Thread.sleep(5000);//模拟睡眠5s，让GC回收
         } catch (Exception e) {
             e.printStackTrace();
         }
         if (test != null) {
             System.out.println("second,i am alive");
         }else{
             System.out.println("second,i am dead");
         }

     }
     @Override
     protected void finalize() throws Throwable {
         test = this ;
         System.out.println("finalize excuted");
         super.finalize();   //调用父类的finailize方法
     }
 }

运行结果如下：

这里可以很清楚地看到，finalize方法的优先级是比较低的。

关于这个例子的反思：这个例子中第一段代码是参考《深入理解java虚拟机》里的代码实现的，但是总感觉有2点疑问：为什么test对象是以static修饰的成员变量方式存在？如果是static修饰，那就是存在方法区了，而方法区的GC通常效果不太好的。另一个是以成员变量的方式存在，这样finalize回收的时候，体现不出是对当前对象本身的回收，所以感觉这个例子并不是很好。

      二、引用计数法

      引用计数法是一种比较早的GC回收算法，目前一般不采用，其主要思想是：每个对象都维持一个引用计数器，初始值为0，当一个对象被引用的时候，该对象的引用计数器就加1，当不被引用的时候，该对象的引用计数器就减1，如果一个对象的引用计数器变为了0，则该对象被认为是可以回收的。采用这种方式的优缺点都很明显，优点是实现简单，效率高，缺点是可能存在循环引用，导致内存溢出。

 三、标记-清除法 

         标记-清除法按名字分为“标记”和“清除”2个阶段，其基本思想是：首先标记出所有存活的对象，标记完成后，统一清除所有被标记的对象。那怎么判断某个对象是可以回收的呢？GC时，从一系列GC Roots根节点开始遍历，遍历时走过的路径即称为引用链，如果一个对象和GC Roots没有任何引用链相关，那么这个对象就不可用，就会被判定为可回收，这种算法也叫根搜索算法。那么哪些对象可以成为GC Roots对象呢？在java语言里，可以作为GC Roots的对象包括下面4种：

虚拟机栈中的引用变量

方法区中的类静态属性引用的对象

方法区中的常量引用的对象

本地方法栈中JNI（即native方法）的引用的对象

标记-清除法的算法示意图如下：

注：本文的GC回收算法图片转自一个网友的文章（点这里），该网友的图片内容也与原著一致，只是颜色不同。

     四、新生代的复制法

           复制法的基本思想是：将内存分为大小相等的2块，每次只使用其中一块，GC时每次将所有存活的对象复制到另一块区域，然后清理该内存。

这几种都是方法区和栈中的引用对象。复制法的优点是：实现简单，回收速度快，且不会产生内存碎片。但由于每次只使用其中一块，导致内存利用率较低。复制算法的示意图如下：

现在的商业虚拟机都采用复制法来回收新生代，由于新生代的对象98%以上都是朝生夕死的，所以并不需要按照1：1来分配，而是将内存分为较大的Eden区和2块较小的Survivor区（通常Eden和Survivor区大小的比值为8:1:1，可以根据SurvivorRationJVM内存参数来设置比值），每次使用Eden区和其中一块Survivor区类分配对象，GC时，将Eden区和Survivor区中的存活对象复制到另一块Survivor区域，这样一来，内存利用率就高了，而且运行速度也很快。

       五、老年代的标记-整理法

           复制法在对象存活率较高时，回收效率就变低了，而在老年代中，大部分的对象都是存活期较高的对象，因此就不适宜采用复制法进行老年代的GC。根据老年代的特点，并结合标记-清除法的思路，于是提出了标记-整理法。其主要思路是：标记过程与标记-清除法一致，只是标记完成后，不直接对未存活进行清除，而是将所有存活的对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的所有内存区域。这种方法的优点是不会产生内存碎片。标记-整理法的算法示意图如下：