Java虛拟機——垃圾回收（一）

垃圾收集（Garbage Colection，GC），需要完成三件事情：

• 哪些記憶體需要回收？
• 什麼時候回收？
• 如何回收？

垃圾收集器主要關注Java堆和方法區這兩部分記憶體，本章後續讨論中的“記憶體”配置設定與回收也僅指這一部分記憶體。

哪些記憶體需要回收

Java堆裡存放着Java世界中幾乎所有的對象執行個體，垃圾收集器在對堆進行回收前，第一件事情就是要确定這些對象之中哪些還“存活”着，哪些已經“死去”（即不可能再被任何途徑使用的對象）。

• 引用計數算法

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任何時刻計數器為0的對象就是不可能再被使用的。

引用計數算法實作簡單，判定效率也很高，但是主流的Java虛拟機裡面沒有選用引用計數算法來管理記憶體，其中最主要的原因是它很難解決對象之間互相循環引用的問題。

• 可達性分析算法

在主流的商用程式語言的主流實作中，都是通過可達性分析來判定對象是否存活的。

這個算法的基本思路就是通過一系列的稱為“GC Roots”的對象作為起始點，從這些節點開始向下搜尋，搜尋所走過的路經成為引用鍊，當一個對想到GC Roots沒有任何引用鍊相連（用圖論的話來說，就是從GC Roots到這個對象不可達）時，則證明此對象時不可用的。

在Java語言中，可作為GC Roots的對象包括下main幾種：

• 虛拟機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。
• 方法區中類靜态屬性引用的對象。
• 方法去中常量引用的對象。
• 本地方法棧中JNI（即一般說的Native方法）引用的對象。

• 回收方法區

很多人認為方法區（或者HotSpot虛拟機中的永久代）是沒有垃圾收集的，Java虛拟機規範中确實受過可以不要求虛拟機在方法區實作垃圾收集，而且在方法去中進行垃圾收集的“成本效益”一般比較低：在堆中，尤其是在新生代中，正常應用進行一次垃圾收集一般可以回收70%~95%的空間，而永久代的垃圾收集效率遠低于此。

方法區的垃圾回收主要回收兩部分内容：廢棄常量和無用的類。

類需要同時滿足下面3個條件才算是“無用的類”:

• 該類所有的執行個體都已經被回收，也就是Java堆中不存在該類的任何執行個體。
• 加載該類的ClassLoader已經被回收。
• 該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射通路該類的方法。

虛拟機可以對滿足上述3個條件的無用類進行回收，這裡說的僅僅是“可以”，而并不是和對象一樣，不使用了就必然會回收。是否對類進行回收，HotSpot虛拟機提供了一些參數控制類加載和解除安裝資訊。在大量使用反射、動态代理、CGLib等ByteCode架構、動态生成JSP以及OSGi這類頻繁自定義ClassLoader的場景都需要虛拟機具備類解除安裝的功能，以保證永久代不會溢出。