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Java-GC 垃圾收集算法
阅读量:4703 次
发布时间:2019-06-10

本文共 2947 字,大约阅读时间需要 9 分钟。

程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈随线程而生,随线程而灭。

栈帧随着方法的开始而入栈,随着方法的结束而出栈。

这几个区域的内存分配和回收都具有确定性,在这几个区域内不需要过多考虑回收的问题,因为方法结束或者线程结束时,内存自然就跟随着回收了。

 

对于 Java 堆和方法区,只有在程序运行期间才能知道会创建哪些对象,这部分内存的分配和回收都是动态的,垃圾收集器所关注的正是这部分内存。

 

一、判定对象是否存活

若一个对象不被任何对象或变量引用,那么它就是无效对象,需要被回收。

可达性分析法(图论)

所有和 GC Roots 直接或间接关联的对象都是有效对象,和 GC Roots 没有关联的对象就是无效对象。

GC Roots 指:Java 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象本地方法栈中引用的对象方法区中常量引用的对象方法区中类静态属性引用的对象

GC Roots 并不包括堆中对象所引用的对象,这样就不会有循环引用的问题。

 

二、引用的种类

不同的引用类型,主要体现的是对象不同的可达性状态和垃圾收集的影响。

// 强引用,永远不会回收被引用的对象,会产生内存泄漏String str = "abc";// 软引用,内存不足时被回收SoftReference
sr = new SoftReference<>("abc");// 弱引用,无论内存是否充足,都会被回收WeakReference
wr = new WeakReference<>("abc");// 虚引用,和没有引用一样,用来感知对象被 GC 的时机(存入队列中),或用来堆外内存释放ReferenceQueue rq = new ReferenceQueue<>();PhantomReference
pr = new PhantomReference<>("abc", rq);// 建议 JVM 进行 Full GC,而非一定// 只让虚拟机自己去管理内存,可以通过 -XX:+ DisableExplicitGC 来禁止调用 System.gc()System.gc();

 

三、回收内存

堆区

对于可达性分析中不可达的对象,也并不是没有存活的可能。如果在执行 finalize() 方法时,将 this 赋给了某一个引用,那么该对象就重生了。但 finalize() 方法只会被系统自动调用一次,下一次回收,它的 finalize() 方法不会被再次执行。

JVM 会判断此对象是否有必要执行 finalize() 方法,如果对象没有覆盖 finalize() 方法,或者 finalize() 方法已经被虚拟机调用过,那么对象基本上就真的被回收了。

如果对象被判定为有必要执行 finalize() 方法,那么对象会被放入一个 F-Queue 队列中,虚拟机会以较低的优先级执行这些 finalize()方法,但不会确保所有的 finalize() 方法都会执行结束。如果 finalize() 方法出现耗时操作,虚拟机就直接停止指向该方法,将对象清除。

方法区

方法区中存放生命周期较长的类信息、常量、静态变量,每次垃圾收集只有少量的垃圾被清除。方法区中主要清除两种垃圾:

  • 废弃常量(常量池中的常量不被任何变量或对象引用,那么这些常量就会被清除掉)
  • 无用的类

判定一个类是否是“无用的类”,条件较为苛刻:

  • 该类的所有对象都已经被清除
  • 加载该类的 ClassLoader 已经被回收
  • 该类的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

一个类被虚拟机加载进方法区,那么在堆中就会有一个代表该类的对象:java.lang.Class。这个对象在类被加载进方法区时创建,在方法区该类被删除时清除。

 

四、常见垃圾收集算法

标记-清除算法(Mark-Sweep,操作清理对象)

判断哪些数据需要清除,并对它们进行标记,然后清除被标记的数据。

Mark-Sweep 之后会产生大量不连续的内存碎片,碎片太多可能导致以后需要分配较大对象时,无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

复制算法(操作存活对象)

将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块内存用完,需要进行垃圾收集时,就将存活者的对象复制到另一块上面,然后将第一块内存全部清除。

不会有内存碎片的问题,但内存缩小为原来的一半,浪费空间。适用于存活率低的情况。

标记-整理算法(操作清理对象)

将废弃对象做上标记,然后将未标记的对象移到一边,最后清空另一边区域即可。

这样就不用浪费内存空间,也避免的碎片化问题。适用于存活率高的情况。

分代收集算法(HotSpot 虚拟机 GC 采用分代收集算法)

根据对象存活周期的不同,将内存划分为几块。一般是把 Java 堆分为新生代和老年代,根据年代的特点来选择最佳的收集算法。

  • 新生代:复制算法
  • 老年代:标记-整理算法

堆大小=新生代+老年代(默认分别占堆空间为1/3、2/3),新生代又被分为Eden、from survivor、to survivor(默认8:1:1)

这样划分是为了更好的管理堆内存中的对象,方便 GC 算法来进行垃圾回收。 

对象的分配通常在 Eden 中(大对象(需要大量连续内存空间的 Java 对象,如很长的字符串或数据)直接进入老年代,-XX:PretenureSizeThreshold)。

当 Eden 区满后,会触发 Minor GC,把 Eden 区和 from survivor 区中存活的对象进行转移,其中到达年龄(经过多次Minor GC)的会被放入老年代,未到达年龄的放入 to survivor 区。

然后清空 Eden 区和 from survivor 区,交换 from survivor 与 to survivor 的名字。

若存活对象大于 to survivor 区容量,则会被直接放入老年代。若打开了自适应(-XX:+AdaptiveSizePolicy),GC会自动重新调整新生代大小。

若老年代满了,则触发 Full GC。

Minor GC vs Major GC/Full GC:

  • Minor GC:回收新生代(包括 Eden 和 Survivor 区域),因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性,所以 Minor GC 非常频繁,一般回收速度也比较快。
  • Major GC / Full GC: 回收老年代,出现了 Major GC,经常会伴随至少一次的 Minor GC,但这并非绝对。Major GC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10 倍 以上。

在 JVM 规范中,Major GC 和 Full GC 都没有一个正式的定义,所以有人也简单地认为 Major GC 清理老年代,而 Full GC 清理整个内存堆。


转载于:https://www.cnblogs.com/jhxxb/p/10933107.html

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