前言

不同于C++程序員必須自己完成內(nèi)存的分配、使用和釋放，JAVA語(yǔ)言提供了垃圾回收機(jī)制(GC，Garbage Collection)，所以JAVA程序員僅需要負(fù)責(zé)分配和使用內(nèi)存即可，而釋放內(nèi)存則由GC負(fù)責(zé)。這樣程序員就從討厭的內(nèi)存管理的工作中脫身了。本文主要給大家介紹一下JVM如何查找需要被回收的對(duì)象實(shí)例與垃圾收集算法。

查找可回收對(duì)象

我們都知道垃圾回收機(jī)制是將內(nèi)存中不可能在被使用的的對(duì)象實(shí)例(可回收的對(duì)象實(shí)例)回收釋放其所占用的內(nèi)存，以供其他對(duì)象使用。JAVA的垃圾回收機(jī)制是對(duì)JAVA堆和方法區(qū)的內(nèi)存回收。那么CG是怎么知道該對(duì)象是否還會(huì)使用呢？

一、引用計(jì)數(shù)算法(Reference Counting)

引用計(jì)數(shù)算法簡(jiǎn)單的講就是給每個(gè)對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器， 每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)，計(jì)數(shù)器值就加1:當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值就減1，當(dāng)對(duì)象的計(jì)數(shù)器為0就表示該對(duì)象已“死”，可以被回收了。雖然這種算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，判定效率也高。但是大部分JAVA虛擬機(jī)卻沒(méi)有使用此算法，因?yàn)檫@個(gè)算法很難解決對(duì)象之間互相循環(huán)引用的問(wèn)題。

二、可達(dá)性分析算法(Reachability Analysis)

可達(dá)性分析算法是通過(guò)被稱(chēng)為 “GC Roots" 的對(duì)象作為起始點(diǎn)， 從這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈(Reference Chain)，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連，就是從GC Roots到這個(gè)對(duì)象不可達(dá)時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的。如圖1.1。對(duì)象 2、對(duì)象 4、對(duì)象 6不可到達(dá)GC Roots所以會(huì)被回收。

圖1.1

垃圾收集算法

通過(guò)上文我們知道了JVM如何查詢(xún)需要被回收的對(duì)象實(shí)例，那么JVM是通過(guò)什么方法把對(duì)象收回的呢？不同虛擬機(jī)回收內(nèi)存的方法各不相同，主流的方法有標(biāo)記-清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記-整理算法和分代收集算法。

一、標(biāo)記-清除算法(Mark-Sweep)

標(biāo)記-清除算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段:首先標(biāo)記出所有需要可收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象。如上文所介紹，標(biāo)記過(guò)程其實(shí)就是找出不可能在被使用的對(duì)象實(shí)例。如圖1.2首先標(biāo)記出需要被回收的對(duì)象，然后將這些對(duì)象回收，回收后的狀態(tài)如圖1.3。

回收前狀態(tài) 圖1.2

回收后狀態(tài) 圖1.3

標(biāo)記-清除算法主要有兩個(gè)不足:一個(gè)是效率問(wèn)題， 標(biāo)記和清除兩個(gè)過(guò)程的效率都不高;另一個(gè)是空間問(wèn)題，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后在程序運(yùn)行過(guò)程中需要分配較大對(duì)象時(shí)，無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作。

二、復(fù)制算法(Copying)

復(fù)制算法將可用內(nèi)存容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用過(guò)的這一塊的內(nèi)存空間全部清理掉。這樣使得每次GC是對(duì)整半個(gè)內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行回收，內(nèi)存分配時(shí)也就不用考慮內(nèi)存碎片等問(wèn)題，只要移動(dòng)堆指針，按順序分配內(nèi)存即可。這種方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效。但是這種算法的代價(jià)是將內(nèi)存縮小為原來(lái)的一半，未免太高了一點(diǎn)。復(fù)制算法的執(zhí)行過(guò)程如圖1.4與圖1.5所示。

回收前狀態(tài) 圖1.4

回收后狀態(tài) 圖1.5

三、標(biāo)記-整理算法(Mark-Compact)

標(biāo)記-整理算法，標(biāo)記過(guò)程與標(biāo)記-清除算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)， 然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存，“標(biāo)記-整理”算法的過(guò)程如圖1.6與圖1.7所示。

回收前狀態(tài) 圖1.6

回收后狀態(tài) 圖1.7

四、分代收集算法(Generational Colllection)

當(dāng)前主流虛機(jī)的垃圾收集都采用“分代收集”，這種算法并沒(méi)有什么新的思想，只是根據(jù)對(duì)象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊。一般是把JAVA堆分為新生代和老年代(新生代與老年代后續(xù)會(huì)有文章介紹)，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴āＴ谛律?#xff0c;每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，只需要付出少量存活對(duì)象的復(fù)制成本就可以完成收集。而老年代中因?yàn)閷?duì)象存活率高、所以使用“標(biāo)記-清除”或者“標(biāo)記-整理” 算法來(lái)進(jìn)行回收。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的jvm垃圾回收机制_干货|JVM垃圾回收机制的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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