JVM優化：垃圾回收概述
一、什么是垃圾回收
說起垃圾收集（Garbage Collection， 下文簡稱GC） ， 有不少人把這項技術當作Java語言的伴生產物。 事實上， 垃圾收集的歷史遠遠比Java久遠， 在1960年誕生于麻省理工學院的Lisp是第一門開始使 用內存動態分配和垃圾收集 技術的語言。垃圾收集需要完成的三件事情： 哪些內存需要回收？ 什么時候回收？ 如何回收？
二、Java垃圾回收的優缺點
優點：
a.不需要考慮內存管理，
b.可以有效的防止內存泄漏，有效的利用可使用的內存，
c.由于有垃圾回收機制，Java中的對象不再有"作用域"的概念，只有對象的引用才有"作用域"
缺點：
java開發人員不了解自動內存管理, 內存管理就像一個黑匣子,過度依賴就會降低我們解決內存溢出/內存泄漏等問題 的能力。
三、判斷對象是否存活 - 引用計數算法
引用計數算法可以這樣實現：給每個創建的對象添加一個引用計數器，每當此對象被某個地方引用時，計數值+1， 引用失效時-1，所以當計數值為0時表示對象已經不能被使用。引用計數算法大多數情況下是個比較不錯的算法， 簡單直接，也有一些著名的應用案例但是對于Java虛擬機來說，并不是一個好的選擇，因為它很難解決對象直接相 互循環引用的問題。
優點： 實現簡單，執行效率高，很好的和程序交織。
缺點： 無法檢測出循環引用。
譬如有A和B兩個對象，他們都互相引用，除此之外都沒有任何對外的引用，那么理論上A和B都可以被作為垃 圾回收掉，但實際如果采用引用計數算法，則A、B的引用計數都是1，并不滿足被回收的條件，如果A和B之 間的引用一直存在，那么就永遠無法被回收了
四、判斷對象是否存活-可達性分析算法
在主流的商用程序語言如Java、C#等的主流實現中，都是通過可達性分析(Reachability Analysis)來判斷對象是否存 活的。此算法的基本思路就是通過一系列的“GC Roots”的對象作為起始點，從起始點開始向下搜索到對象的路徑。 搜索所經過的路徑稱為引用鏈(Reference Chain)，當一個對象到任何GC Roots都沒有引用鏈時，則表明對象“不可 達”，即該對象是不可用的。
在Java語言中，可作為GC Roots的對象包括下面幾種：
- 棧幀中的局部變量表中的reference引用所引用的對象
- 方法區中static靜態引用的對象
- 方法區中final常量引用的對象
- 本地方法棧中JNI(Native方法)引用的對象
- Java虛擬機內部的引用， 如基本數據類型對應的Class對象， 一些常駐的異常對象（比如 NullPointExcepiton、 OutOfMemoryError） 等， 還有系統類加載器。
- 所有被同步鎖（synchronized關鍵字） 持有的對象。
- 反映Java虛擬機內部情況的JMXBean、 JVMTI中注冊的回調、 本地代碼緩存等。
五、JVM之判斷對象是否存活
finalize()方法最終判定對象是否存活:
即使在可達性分析算法中判定為不可達的對象， 也不是“非死不可”的， 這時候它們暫時還處于“緩 刑”階段， 要真 正宣告一個對象死亡， 至少要經歷兩次標記過程：
第一次標記:
如果對象在進行可達性分析后發現沒有與GC Roots相連接的引用鏈， 那它將會被第一次標記， 隨后進行一次篩 選， 篩選的條件是此對象是否有必要執行finalize()方法。
沒有必要:
假如對象沒有覆蓋finalize()方法， 或者finalize()方法已經被虛擬機調用過， 那么虛擬機將這兩種情況都視為“沒有必 要執行”。
有必要:
如果這個對象被判定為確有必要執行finalize()方法， 那么該對象將會被放置在一個名為F-Queue的 隊列之中， 并在 稍后由一條由虛擬機自動建立的、 低調度優先級的Finalizer線程去執行它們的finalize() 方法。 finalize()方法是對 象 逃脫死亡命運的最后一次機會， 稍后收集器將對F-Queue中的對象進行第二次小規模的標記， 如果對 象要在 finalize()中成功拯救自己——只要重新與引用鏈上的任何一個對象建立關聯即可， 譬如把自己 （this關鍵字） 賦值 給某個類變量或者對象的成員變量， 那在第二次標記時它將被移出“即將回收”的集 合； 如果對象這時候還沒有逃 脫， 那基本上它就真的要被回收了。
六、再談引用
在JDK1.2以前，Java中引用的定義很傳統: 如果引用類型的數據中存儲的數值代表的是另一塊內存的起始地址，就 稱這塊內存代表著一個引用。這種定義有些狹隘，一個對象在這種定義下只有被引用或者沒有被引用兩種狀態。 我 們希望能描述這一類對象: 當內存空間還足夠時，則能保存在內存中；如果內存空間在進行垃圾回收后還是非常緊 張，則可以拋棄這些對象。很多系統中的緩存對象都符合這樣的場景。 在JDK1.2之后，Java對引用的概念做了擴 充，將引用分為 強引用(Strong Reference) 、 軟引用(Soft Reference) 、 弱引用(Weak Reference) 和 虛引 用(Phantom Reference) 四種，這四種引用的強度依次遞減。
1、強引用
強引用是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，那垃圾回收器絕不會回收它。當內存空間不足，Java虛擬 機寧愿拋出OutOfMemoryError錯誤，使程序異常終止，也不會靠隨意回收具有強引用的對象來解決內存不足的問 題。 ps：強引用其實也就是我們平時A a = new A()這個意思。
2、軟引用
如果一個對象只具有軟引用，則內存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它；如果內存空間不足了，就會回收這些對 象的內存。只要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程序使用。 軟引用可以和一個引用隊列 （ReferenceQueue）聯合使用，如果軟引用所引用的對象被垃圾回收器回收，Java虛擬機就會把這個軟引用加入到 與之關聯的引用隊列中。
3、弱引用
用來描述那些非必須對象， 但是它的強度比軟引用更弱一些， 被弱引用關聯的對象只能生存到下一次垃圾收集發 生為止。 當垃圾收集器開始工作， 無論當前內存是否足夠， 都會回收掉只 被弱引用關聯的對象。 在JDK 1.2版之 后提供了WeakReference類來實現弱引用。 弱引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯合使用，如果弱引用 所引用的對象被垃圾回收，Java虛擬機就會把這個弱引用加入到與之關聯的引用隊列中。
弱引用與軟引用的區別在于： ①更短暫的生命周期; ②一旦發現了只具有弱引用的對象，不管當前內存空間足夠與否，都會回收它的內存。
4、虛引用
“虛引用”顧名思義，它是最弱的一種引用關系。如果一個對象僅持有虛引用，在任何時候都可能被垃圾回收器回 收。虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動。
虛引用與軟引用和弱引用的一個區別在于： ①虛引用必須和引用隊列 （ReferenceQueue）聯合使用。 ②當垃圾回收器準備回收一個對象時，如果發現它還有虛引用，就會在回收對象的內存之前，把這個虛引用加入到 與之 關聯的引用隊列中。
