内存管理

空闲列表(堆内存不规整的方法)

在不规整的剩余空间中分配内存。如果剩余内存是不规整的，就需要用一个列表记录下哪些内存块是可用的，当需要分配内存的时候就需要在这个列表中查找，找到一个足够大的空间进行分配，然后在更新这个列表。

CMS垃圾收集器采用这种管理方式，不需要整理内存，

指针碰撞(堆内存规整的方法)

在连续剩余空间中分配内存。用一个指针指向内存已用区和空闲区的分界点，需要分配新的内存时候，只需要将指针向空闲区移动相应的距离即可。

是一种线性分配方式；
在分配对象时，计算出对象大小，再使用CAS轻量锁保证多线程下的内存安全(多个线程同时创建对象)；

TLAB

Thread Local Allocation Buffer：线程本地分配缓存区

多线程下使用单一指针分配内存，CAS不断重试，效率比较低；

因此TLAB的分配方式是：为每个线程分配一片内存，每个线程创建对象互不干扰，分配的内存满或者达到阈值，再分配新的内存；

GC分类

一共四种GC分类：MinorGC、MajorGC、FullGC、MixedGC

MinorGC：年轻代GC，Eden区满触发、FullGC会同时触发MinorGC；
MajorGC：单独的老年代GC，仅CMS收集器有；
FullGC：针对年轻代、老年代、元空间，导致系统卡顿；
MixedGC：G1收集器特有，一旦老年代内存到达45%触发MixedGC。对年轻代、老年代进行垃圾回收； (-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent配置)

判断对象已死

要进行垃圾收集，首先需要判断对象是否已经没用，才能进行收集。

在主流的程序语言（Java、C#）中，都是使用可达性分析算法来判断对象是否存活，还有一种叫做引用计数算法，但是Java没有使用它。

1. 引用计数算法

一个对象，增加一个引用，就增加一个计数，删除一个引用，就减少一个计数。

此算法效率高，实现简单。Redis使用此方法管理内存；
垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。

循环引用：

现在有两个对象objA、objB；都有字段instance，且objA.instance=objB，objB.instance=objA

这样两个对象：objA、objB，互相引用对方的实例，则无法使用此算法进行回收。

2. 可达性分析算法

基本思路：通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点向下搜索，搜索所走过的路径成为引用链，如果没有引用链到达GC Roots对象，那么就被认为是可以回收的对象。

并发场景下存在多标、漏标问题，因此G1并发收集使用三色标记；

GC Roots对象

可以作为GC Roots对象：

元空间的Class对象
方法区中类静态属性引用的对象；
方法区中常量引用的对象；
虚拟机栈引用的对象；(即线程引用的对象)
本地方法栈引用的对象；

以上对象都是正在使用的对象，不可以回收；

即使对象不可达，也不是立即回收；

对象会被执行

finalize()

方法，之后被放入一个队列，触发一个低优先级的线程去执行最终的回收；

三色标记算法

白色：未被扫描到的对象；GC开始前，所有对象都标记为白色；
灰色：被扫描可达的对象，但是其引用还未进行扫描；
黑色：被扫描可达的对象，并且其引用都可达(存活)；

1、GC开始，所有对象标记为白色；

2、开始从GC Roots遍历；直接引用的对象标记为灰色；

3、再判断灰色对象，是否存在子引用；

不存在，则将其标记为黑色；
存在：将其子引用再标记为灰色；

4、递归执行，直到没有灰色对象；清理所有白色对象；

三色标记算法缺陷

1、浮动垃圾：并发标记过程中，可能黑色、灰色对象再次变成垃圾；无法重新标记为白色；这个问题只会造成收集不彻底，不会引发程序错误；

2、漏标问题：并发标记过程中，已经标记为白色的对象，又再次变成被黑色对象引用；如果将其清除，会引发程序错误；

因此：漏标问题，需要进行处理；

CMS：增加一个增量标记操作；
G1：SATB算法

Java对象的引用类型

强引用：即便内存不足也不能回收这类对象；

Object obj = new Object();

软引用：内存充足时，触发GC也不会回收；内存不足时，回收；

弱引用：只要GC，就会回收此类对象；即弱引用不会被GC Roots对象关联；

虚引用：可以认为是没有引用，唯一作用是回收此类对象时，触发系统通知；虚引用也不会被GC Roots对象关联；

GC算法

标记-清除

此方法分为两个阶段：

先标记所有可达的对象
遍历整个堆，把没有标记的对象清除

此方法需要暂停整个应用，不会压缩堆，同时，还会产生内存碎片

剩余内存是不规整的，就需要用一个列表记录下哪些内存块是可用的，当需要分配内存的时候就需要在这个列表中查找，找到一个足够大的空间进行分配，然后在更新这个列表

复制算法

此算法把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。

垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。

同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”问题。

缺点：需要两倍的内存空间

标记-整理

此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。

分两个阶段：

第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象
第二阶段遍历整个堆，清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。

此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

JVM垃圾回收机制