摘要：對(duì)象存不進(jìn)去，會(huì)又一次觸發(fā)垃圾回收。也就是說(shuō)，它在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，必須暫停其他所有線程。我們來(lái)看一個(gè)名詞吞吐量。吞吐量運(yùn)行用戶代碼時(shí)間運(yùn)行用戶代碼時(shí)間垃圾收集時(shí)間。也就是說(shuō)，收集器會(huì)嚴(yán)格控制吞吐量，至于這個(gè)吞吐量是多少，這個(gè)可以人為設(shè)置。

與其他語(yǔ)言相比，例如c/c++，我們都知道，java虛擬機(jī)對(duì)于程序中產(chǎn)生的垃圾，虛擬機(jī)是會(huì)自動(dòng)幫我們進(jìn)行清除管理的，而像c/c++這些語(yǔ)言平臺(tái)則需要程序員自己手動(dòng)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行釋放。

雖然這種自動(dòng)幫我們回收垃圾的策略少了一定的靈活性，但卻讓代碼編寫者省去了很多工作，同時(shí)也提高了很多安全性。(因?yàn)橄馛/C++假如你創(chuàng)建了大量的對(duì)象，但卻由于自己的疏忽忘了將他們進(jìn)行釋放，可能會(huì)造成內(nèi)存溢出)。

剛才說(shuō)了，虛擬機(jī)會(huì)自動(dòng)幫助我們進(jìn)行垃圾的清除，那什么樣的對(duì)象我們才可以稱為是垃圾對(duì)象呢？

假如你創(chuàng)建了一個(gè)對(duì)象

Man m = new Man();

你用一個(gè)變量指向了這個(gè)對(duì)象，顯然對(duì)于這個(gè)對(duì)象，你可以用變量m對(duì)這個(gè)對(duì)象進(jìn)行利用，但過(guò)了一段時(shí)間，你執(zhí)行了

m = null;

并且也并沒有新的變量來(lái)指向剛才創(chuàng)建的對(duì)象。此時(shí)對(duì)于這個(gè)沒有任何變量指向的對(duì)象，你覺得它還有用處嗎？

顯然，對(duì)于這種沒有被變量指向的對(duì)象，它是一點(diǎn)卵用也沒有的，它只能在堆隨風(fēng)漂流。

因此，對(duì)于這樣的對(duì)象，我們就可以把它稱為垃圾了，它早晚會(huì)被垃圾回收器給干掉。

假如代碼是你自己編寫的，你可能知道這個(gè)對(duì)象啥時(shí)候應(yīng)該被拋棄，你可以隨時(shí)讓它成為垃圾對(duì)象。

但是，你畢竟是你，虛擬機(jī)則沒那么智能。那虛擬機(jī)是如何知道的呢？

上面已經(jīng)說(shuō)了，沒有變量引用這個(gè)對(duì)象時(shí)，它就是垃圾對(duì)象了，基于這個(gè)原理，我們可以這樣做啊：

我們可以為這個(gè)對(duì)象設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，初始值為0，假如有一個(gè)變量指向它，那么計(jì)數(shù)器就加1，如果這個(gè)變量不在指向它了，計(jì)數(shù)器就減1。那么我們就可以判斷，如果這個(gè)計(jì)數(shù)器為0的話，那它就是垃圾對(duì)象了，否則就是有用的對(duì)象。

對(duì)于這種方法，我們稱之為引用計(jì)數(shù)法。

好吧，我們先來(lái)夸一夸引用計(jì)數(shù)法這種方法：

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

效率高(一個(gè)if語(yǔ)句就能解決的問(wèn)題想不高效都難)。

不好意思，接下來(lái)得說(shuō)說(shuō)它那個(gè)致命的缺點(diǎn)。

實(shí)際上，對(duì)于這種引用計(jì)數(shù)的方法，假如它遇到對(duì)象互相引用的話，是很難解決的。

先看一段代碼：

Man m1 = new Man();
Man m2 = new Man();
//互相引用
m1.instance = m2;//假設(shè)Man有instance這個(gè)屬性
m2.instance = m1;

m1 = null;
m2 = null;
System.gc();//按道理對(duì)象應(yīng)該被回收

這段代碼m1和m2都指向null了，按道理兩個(gè)對(duì)象已經(jīng)是無(wú)用對(duì)象，應(yīng)該被回收，但是，兩個(gè)對(duì)象之間彼此有一個(gè)instance的屬性互相牽引的對(duì)方，導(dǎo)致兩個(gè)對(duì)象并沒有被回收。

這個(gè)缺點(diǎn)夠致命吧？

所以，虛擬機(jī)并沒有采用這種引用計(jì)數(shù)的方法。

除了這種方法，我們還有其他的方法嗎？

答案是有的，必須得有啊。這種方法就是傳說(shuō)中的可達(dá)性分析，(我靠，聽名字是真的高級(jí)啊)。它的工作原理是這樣的：

在程序開始時(shí)，會(huì)建立一個(gè)引用根節(jié)點(diǎn)(GC Roots)，并構(gòu)建一個(gè)引用圖。當(dāng)需要判斷誰(shuí)是垃圾時(shí)，我們可以從這個(gè)根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷，如果沒有被遍歷到的節(jié)點(diǎn)則是垃圾對(duì)象，否則就是有用對(duì)象。如下圖:

這個(gè)方法可以解決循環(huán)相互引用的問(wèn)題，但是這個(gè)方法并沒有引用計(jì)數(shù)法高效，畢竟要遍歷圖啊。

總結(jié)下判斷是否為垃圾對(duì)象的算法：

引用計(jì)數(shù)法。

可達(dá)性分析。

可能有人會(huì)覺得這個(gè)問(wèn)題很奇怪，覺得看到垃圾就回收不是很好。對(duì)于這個(gè)我只能說(shuō)：

看到房間有一點(diǎn)垃圾你會(huì)馬上掃？還是等到某個(gè)時(shí)間點(diǎn)或者當(dāng)垃圾積累到一定的數(shù)量再掃？

虛擬機(jī)可沒那么智能可以馬上識(shí)別這個(gè)對(duì)象是垃圾對(duì)象，它還得遍歷所有對(duì)象才能知道有哪些是垃圾對(duì)象。

所以說(shuō)，你總不能幾秒(我們假設(shè)幾秒是賊短的時(shí)間）就讓虛擬機(jī)遍歷一下所有對(duì)象吧？

這里先說(shuō)明一下，當(dāng)垃圾回收器在進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候，為了保證垃圾回收不受干擾，是會(huì)暫停所有線程的，此時(shí)程序無(wú)法對(duì)外部的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。(因?yàn)槟阆氚。?dāng)你在可達(dá)性分析的時(shí)候，那些引用關(guān)系還在不斷著變化，那不很難受)。

而且頻繁的垃圾回收，對(duì)于有一些程序，是很影響用戶體驗(yàn)的，例如你在玩游戲，系統(tǒng)動(dòng)不動(dòng)就停頓一下，怕你是要把這游戲給刪了。

所以說(shuō)，垃圾回收是會(huì)等到內(nèi)存被使用了一定的比例的時(shí)候，才會(huì)觸發(fā)垃圾回收。至于這個(gè)比例是多少，這可能就是人為規(guī)定的了。

當(dāng)我們標(biāo)記好了哪些是垃圾，想要進(jìn)行回收的時(shí)候，該怎么回收比較好呢？

可能有一些人就覺得奇怪，這還不簡(jiǎn)單，看見它是垃圾，直接回收不就得了。

其實(shí)這也不無(wú)道理，簡(jiǎn)單粗暴，直接回收。

是的，確實(shí)有這樣的算法，看哪些是被我們標(biāo)記的垃圾，看見了就直接回收。這種算法我們稱之為標(biāo)記--清除算法。

標(biāo)記-清除算法工作原理：就是先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，然后在統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記過(guò)的對(duì)象。

不過(guò)，那些人你可別得意啊，因?yàn)檫@種方法雖然簡(jiǎn)單暴力，但它有個(gè)致命的缺點(diǎn)就是：

標(biāo)記清除過(guò)后，會(huì)產(chǎn)生大量的不連續(xù)內(nèi)存碎片，如果不連續(xù)的碎片過(guò)多的話，，可能會(huì)導(dǎo)致有一些大的對(duì)象存不進(jìn)去。這樣，會(huì)導(dǎo)致下面兩個(gè)問(wèn)題：

有些內(nèi)存浪費(fèi)了。

對(duì)象存不進(jìn)去，會(huì)又一次觸發(fā)垃圾回收。

復(fù)制算法

為了解決這種問(wèn)題，另外一種算法出現(xiàn)了---復(fù)制算法。就是說(shuō)，它會(huì)將可用的內(nèi)存按容量劃分成兩塊。然后每次只使用其中的一塊，當(dāng)這一塊快用完的時(shí)候，就會(huì)觸發(fā)垃圾回收，它會(huì)把還存活的對(duì)象全部復(fù)制到另外一塊內(nèi)存中去，然后把這塊內(nèi)存全部清理了。

這樣，就不會(huì)出現(xiàn)碎片問(wèn)題了。

居然幫我們解決了我們必須夸一下它：不僅幫我們解決了問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)上也簡(jiǎn)單、運(yùn)行也高效。

但是(凡事都有個(gè)但是的)，它也是有缺點(diǎn)的，缺點(diǎn)很明顯，發(fā)現(xiàn)了沒有。假如每次存活的對(duì)象都很少很少，那另外一塊內(nèi)存不是幾乎沒有用到？所以說(shuō)，這種方法有可能導(dǎo)致另外一半內(nèi)存幾乎沒用了。內(nèi)存那么寶貴，這可是很嚴(yán)重的問(wèn)題。

優(yōu)化策略：可以告訴你，有研究顯示，其實(shí)有98%的對(duì)象都是朝生夕死的，也就是說(shuō)，每次存活的對(duì)象確實(shí)很少很少。既然我們都知道存活的對(duì)象很少很少了，那我們干嘛還1：1的比例來(lái)分配？所以說(shuō)，HotShot虛擬機(jī)是默認(rèn)按8:1的比例來(lái)分配的。這樣，就不會(huì)出現(xiàn)很多內(nèi)存沒用到的問(wèn)題了。

可能有人會(huì)說(shuō)，萬(wàn)一占比為1/9的內(nèi)存不夠用了怎么辦？不就沒地方存那些活的對(duì)象？實(shí)際上，當(dāng)內(nèi)存不夠用時(shí)，可以向其他地方借些內(nèi)存來(lái)使用，例如老年代里的內(nèi)存。

這里說(shuō)明一下新生代和老年代：說(shuō)白了，新生代就是剛剛創(chuàng)建不久的對(duì)象，而老年代是已經(jīng)活了挺久的對(duì)象。也就是說(shuō)，有一些對(duì)象是確實(shí)活的比較久的，對(duì)于這種對(duì)象，我們另外給它分配內(nèi)存來(lái)養(yǎng)老，而且垃圾回收時(shí)，我們不用每次都來(lái)這里查找有沒垃圾對(duì)象，因?yàn)檫@些對(duì)象是垃圾的幾率會(huì)比較小。

下面在簡(jiǎn)單介紹另外兩種算法：

標(biāo)記-整理算法：這種算法和標(biāo)記-清除算法類似，不過(guò)它把垃圾清除了之后，會(huì)讓存活的對(duì)象往一個(gè)方向靠攏，以此來(lái)整理碎片。

分代收集算法：所謂分代就是把對(duì)象分成類似上面說(shuō)的老年代和新生代，在新手代一般每次垃圾回收時(shí)死的對(duì)象一般都會(huì)比較多，而老年代會(huì)比較少，基于這種關(guān)系，我們就可以采取不同的算法來(lái)針對(duì)了。

總結(jié)下垃圾回收的幾種算法：

標(biāo)記-清除算法。

復(fù)制算法。

標(biāo)記-整理算法。

分代收集算法。

對(duì)于垃圾的回收，你是想一邊運(yùn)行程序其他代碼一邊進(jìn)行垃圾回收？還是想把垃圾全收好再來(lái)執(zhí)行程序的其他代碼？雖然說(shuō)最終使用cpu的時(shí)間是一樣，但兩種方式還是有區(qū)別的。

下面簡(jiǎn)單介紹幾種垃圾回收器，看看他們都使用哪種方。

(1).Serial收集器

serial(串行),看這個(gè)英文單詞就知道這是一個(gè)單線程收集器。也就是說(shuō)，它在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，必須暫停其他所有線程。顯然，有時(shí)垃圾回收停頓的比較久的話，這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)是很難受的。

(2).ParNew

這個(gè)收集器和Serial很類似，進(jìn)行垃圾回收的時(shí)候，也是得暫停其他所有線程，不過(guò)，它可以多條線程工作進(jìn)行垃圾回收。

(3).Parallel Scavenge收集器

parallel,并行的意思。也是可以多線程進(jìn)行垃圾回收處理，但是它與ParNew不同。它會(huì)嚴(yán)格控制垃圾回收的時(shí)間與執(zhí)行其他代碼的時(shí)間之間的比例。我們來(lái)看一個(gè)名詞：吞吐量。

吞吐量 = 運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 / (運(yùn)行用戶代碼時(shí)間 + 垃圾收集時(shí)間)。

也就是說(shuō)，Parallet Scavenge收集器會(huì)嚴(yán)格控制吞吐量，至于這個(gè)吞吐量是多少，這個(gè)可以人為設(shè)置。

(4).CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器

CMS收集器是基于“標(biāo)記-清除”算法實(shí)現(xiàn)的，它的運(yùn)作過(guò)程相對(duì)于前面幾種收集器來(lái)說(shuō)要更復(fù)雜一些，整個(gè)過(guò)程分為4個(gè)步驟，包括：

初始標(biāo)記（CMS initial mark）

并發(fā)標(biāo)記（CMS concurrent mark）

重新標(biāo)記（CMS remark）

并發(fā)清除（CMS concurrent sweep）

其中初始標(biāo)記、重新標(biāo)記這兩個(gè)步驟仍然需要暫停其他線程。但另外兩個(gè)步驟可以和其他線程并發(fā)執(zhí)行。初始標(biāo)記僅僅只是標(biāo)記一下GCRoots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，速度很快，并發(fā)標(biāo)記階段就是進(jìn)行GC Roots Tracing的過(guò)程 (說(shuō)白了就是把整個(gè)圖都遍歷了，找出沒有的對(duì)象)，

而重新標(biāo)記階段則是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間，因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，這個(gè)階段的停頓時(shí)間一般會(huì)比初始標(biāo)記階段稍長(zhǎng)一些，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記的時(shí)間短。

由于整個(gè)過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過(guò)程中，收集器線程都可以與用戶線程一起工作，所以總體上來(lái)說(shuō)，CMS收集器的內(nèi)存回收過(guò)程幾乎是與與用戶線程一起并發(fā)地執(zhí)行。

(5).G1收集器

這個(gè)估計(jì)是最牛的收集器了。該收集器具有如下特點(diǎn)：

并行與并發(fā)：G1能充分利用現(xiàn)代計(jì)算器多CPU,多核的硬件優(yōu)勢(shì)，可以使用并發(fā)或并行的方式來(lái)縮短讓其他線程暫停的優(yōu)勢(shì)。

分代收集：就是類似像分出新生代和老年代那樣處理。

空間整合：采用了復(fù)制算法+標(biāo)記-整合算法的特點(diǎn)來(lái)回收垃圾。就是整體采用標(biāo)記-整理算法，局部采用復(fù)制算法。

可預(yù)測(cè)停頓：這個(gè)就牛了，就是說(shuō)，它能讓使用者明確指定在一個(gè)長(zhǎng)度為M毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不超過(guò)N毫秒。

它的執(zhí)行過(guò)程大體如下：

初始標(biāo)記。

并發(fā)標(biāo)記。

最終標(biāo)記。

篩選回收。

這個(gè)流程和CMS很相似，它也是在初始標(biāo)記和最終標(biāo)記需要暫停其他線程，但其他兩個(gè)過(guò)程就可以和其他線程并發(fā)執(zhí)行。

剛才我們說(shuō)了G1收集器哪些優(yōu)點(diǎn)，例如可預(yù)測(cè)停頓，這也使得篩選回收，是可以預(yù)測(cè)停頓垃圾回收的時(shí)間的，也就是說(shuō)，停頓的時(shí)間是用戶自己可以控制的，這也使得一般情況下，在篩選回收的時(shí)候，我們會(huì)暫停其他線程的執(zhí)行，把所有時(shí)間都用到篩選回收上。

本次講解到這里。

完

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