Java内存机制和GC回收机制的解析（图文介绍）

本篇文章给大家带来的内容是关于Java内存机制和GC回收机制的解析（图文介绍），有一定的参考价值，有需要的朋友可以参考一下，希望对你有所帮助。

Java代码执行和编译的过程

Java内存管理

java内存模型划分

对象的访问定位

Object obj = new Object();

java对象创建及初始化

java对象创建之后，就会在堆内存拥有自己的一块区域，接着就是对象的初始化过程。类成员初始化顺序总结：先静态后普通再构造, 先父类后子类，同级看书写顺序

1. 先执行父类静态变量和静态代码块，再执行子类静态变量和静态代码块

2. 先执行父类普通变量和代码块，再执行父类构造器(static方法)

3. 先执行子类普通变量和代码块，再执行子类构造器(static方法)

4. static方法初始化先于普通方法，静态初始化只有在必要时刻才进行且只初始化一次。

注意:子类的构造方法，不管这个构造方法带不带参数，默认的它都会先去寻找父类的不带参数的构造方法。如果父类没有不带参数的构造方法，那么子类必须用supper关键子来调用父类带参数的构造方法，否则编译不能通过。

GC回收机制

java中垃圾回收器可以自动回收无用对象占据的内存，但它只负责释放java中创建的对象所占据的所有内存，通过某种创建对象之外的方式为对象分配的内存空间则无法被垃圾回收器回收；而且垃圾回收本身也有开销，GC的优先级比较低，所以如果JVM没有面临内存耗尽，它是不会去浪费资源进行垃圾回收以恢复内存的。最后我们会发现，只要程序没有濒临存储空间用完那一刻，对象占用的空间就总也得不到释放。我们可以通过代码System.gc()来主动启动一个垃圾回收器(虽然JVM不会立刻去回收)，在释放new分配内存空间之前，将会通过finalize()释放用其他方法分配的内存空间。

哪些内存需要回收

java堆、方法区的内存

什么时候回收

1. 引用计数法

给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加一。反之每当一个引用失效时，计数器减一。当计数器为0时，则表示对象不被引用。举个例子：

但是，引用计数法不能解决对象之间的循环引用，见下例

1. 可达性分析

设立若干根对象（GC Root），每个对象都是一个子节点，当一个对象找不到根时，就认为该对象不可达。

没有一条从根到Object4 和 Object5的路径，说明这两个对象到根是不可达的，可以被回收。java中，可以作为GC Roots的对象包括：java虚拟机栈中引用的对象；方法区中静态变量引用的对象；方法区中常量引用的对象；本地方法栈中引用的对象。

怎么回收

1. 标记——清除算法

先标记所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
该算法有两个问题：1）标记和清除过程效率不高。主要由于垃圾收集器需要从GC Roots根对象中遍历所有可达的对象，并给这些对象加上一个标记，表明此对象在清除的时候被跳过，然后在清除阶段，垃圾收集器会从Java堆中从头到尾进行遍历，如果有对象没有被打上标记，那么这个对象就会被清除。显然遍历的效率是很低的；2）会产生很多不连续的空间碎片，所以可能会导致程序运行过程中需要分配较大的对象的时候，无法找到足够的内存而不得不提前出发一次垃圾回收。

1. 复制算法

将内存分为两块，每次只使用一块。当这一块内存满了，就将还存活的对象复制到另一块上，并且严格按照内存地址排列，然后把已使用的那块内存统一回收。
优点是：能够得到连续的内存空间
缺点是：浪费了一半内存
现代的JVM并不是按照1:1划分内存空间的，而是将内存分为一块较大的Eden区和两块较小的Survivor区，每次使用其中的Eden和一块Survivor区。当回收的时候，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性复制到另外一块Survivor中，最后把Eden和Survivor的空间清理出来。其实这里还有一个问题：就是如果垃圾回收后，存活的对象需要的空间大于剩余一块Survivor的空间怎么办？答案是需要依赖其他内存进行分配（这里主要指的是老年代）。

1. 标记-整理算法

与标记-清除算法过程一样，只不过在标记后不是对未标记的内存区域进行清理，二是让所有的存活对象都向一端移动，然后清理掉边界外的内存

1. 分代算法

所谓分代就是根据对象的生命周期把内存分为几块，这样就可以根据对象的“年龄”选择合适的垃圾回收算法。在java中，把内存中的对象按生命长短分为：1.新生代：生命周期短，比如局部变量；2.老年代：生命周期长的对象；3.永久代：很少会被回收，生命周期长，比如加载的class信息。
新生代和老年代存储在堆区，永久代存储在方法区。大对象会直接进入老年代，比如很长的字符串或很大的数组，大对象对于JVM内存分配是个坏消息，因为大对象需要找到连续内存，否则会触发gc，所以短命的大对象是需要尽量避免的。长期存活的对象进入老年代，对象在新生代每经历一次minor gc，年龄加1， 默认达到15岁会进入老年代。每次Minor GC时，虚拟机会检测每次晋升到老年代的平均大小是否大于老年代当前剩余大小，如果小于，则进行full gc。
新生代使用复制算法（因为存活的对象较少，而死亡的对象过多，如果使用标记-清除算法的话，需要遍历标记，显然效率较低，而使用复制算法就可以把存活的较少的对象复制到可用内存区域中，这样效率就较高）进行GC回收，老年代因为存活率高，所以使用标记清除或者标记整理算法回收。

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