JVM（3）--垃圾收集

垃圾收集设计到算法和源码，这里只在概念上进行总结：
根据上一篇文章的内容，我们知道方法区和堆是垃圾收集的对象。这其中，方法区是类信息，堆是对象数据。对堆的收集更为频繁和有效，而方法区中的垃圾收集条件严格，收集的成功率也不高。但是方法区中的类信息，由于现在的J2EE大量使用反射，自定义ClassLoader等，使得方法区的信息频繁的加载，所以卸载也是必须的！

---

垃圾收集的思路

1. 老的思路是计数器，在创建一个对象时为这个对象计数1，引用这个对象时计数器+1，当计数器为0时该对象即可被垃圾收集。但是存在的问题是两个对象相互引用，像死锁一样永远无法收集。
2. 目前的垃圾收集都采用跟踪搜索思路。即从根开始遍历所有对象，若处在树中那就是被引用，否则的话都可以垃圾回收。

---

垃圾回收的基础算法

1. 标记-清除，采用搜索跟踪，所有被引用的对象被标记，搜索完成后，未被标记的对象即被清除。缺点：清除后可能产生堆碎片。
2. 复制，复制不进行标记，而是搜索跟踪后把被引用的对象复制到一块新的内存堆中。原内存堆即整体释放。这样不会产生碎片。缺点：需要一块新空间来完成复制。
3. 标记-整理，即在标记-清除后，主动的移动对象以保证空间的连续性。

---

垃圾回收的实际应用思路–结合基础算法加上一定的策略用于实际中

1. 分代：JVM会将对象分成不同的代并存放在特定的内存区域。在垃圾收集时，可以对这些区域应用不同的收集频率和收集算法。目标就是要提高性能。
   1.1所有新生成的对象，都属于young generation（新生代，年轻代）。但是，这些对象有的很容易消亡，如程序中的string对象；有的却需要存活很长时间，如用户session。
   1.2如果一个新生代对象在经过数次垃圾回收后仍存在，就进入年老代，tenured generation。具体如何进入，有一定的算法。有兴趣可以去搜索。
   1.3通常会给年轻代的内存区设立一个尺寸大小，但是年老代无法设立尺寸大小，因为对象不被垃圾收集的话只能不断的涌入年老代。

2. 渐进收集：或者说是部分收集。垃圾收集大部分使用的是stop the world即暂停所有线程来执行垃圾收集。那么如果暂停的时间太长，势必影响到程序实时性。所以，需要在限定的时间内收集限定的区域并切换回程序线程，保证实时性用户体验。
   2.1因为年轻代的区域尺寸固定，《深入JAVA虚拟机》给出的说法是“收集器可以大体上保证在一个最大时间值内【渐进】的收集所有对象”。（意思就是不复杂不需要特别的设计？）
   2.2由于年老代区域可能会很大，所以需要使用火车算法来给出固定的长度，每次只收集固定部分的垃圾。
   2.3注意这个固定时间并不是严格保证的，因为万一一块区域内的垃圾很多，也还是要等收集工作做完才会切换回程序线程。

---

构造专门的对象配合垃圾收集
我们明白了垃圾收集的机制后，有什么用呢？一个典型的应用就是缓存，我们在一块内存空间中缓存一些对象，就像一个池子一样。 这个缓存池里什么数据应该存在什么数据应该清理呢？这就需要垃圾收集能以我们预期的方式去运作。Java构造了专门的对象来帮助我们实现这种运作。

1. 强引用，在程序编写时最常见的引用。一个对象直接的持有另一个对象就是强引用，强引用不能被垃圾收集。

   **问题来了，缓存中的对象如果被强引用了，不能被收集，一些个使用频率特别少的对象，却始终占据缓存空间。那么缓存就不划算了。

2. 软引用。SoftReference sr = new SoftReference(Object)。缓存可以把刚才提到的那些对象设置为软引用。垃圾回收器可以自行决定何时回收这些对象，在缓存空间OOM时，则必须回收这些对象。
   **注意，回收是指把Object变为不可触及，进而回收Object。回收后sr.get()就会得到null。

3. 弱引用。对于一些优先级更低的对象，可以使用弱引用。弱引用指向的Object会在垃圾回收发现时直接清除。 WeakHashMap就是一个结合弱引用机制的设计。

4. 虚引用，幽灵引用。PhantomReference。虚引用的目的和软、弱引用不同，不是为了告诉GC这个引用的Object可以被删除。一个对象被虚引用了，就和不存在这种引用一样，GC对待这个对象和对待普通对象没区别。
   唯一的区别就是，虚引用的目的是必须要实现这个引用的clear()方法，而GC在回收对象时必须调用clear()方法，所以程序员可以利用这点做一些深度的清理工作。

ps:尽量不要使用finalize方法，原因是因为，垃圾收集器在任何情况下，都不能保证finalize会马上执行，甚至会执行，而在finalize中有可能会被逃逸。finalize方法本身也存在严重的性能问题。