Java垃圾回收機制

時間 2019-11-13

標籤 java 垃圾回收機制欄目 Java 简体版

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1、概述

　　上一篇文章Java內存模型提到虛擬機所管理的內存主要包括如下幾個區域：程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧、方法區和堆。其中前三個區域隨線程而生死，這些區域的內存分配和回收都具備肯定性。而堆和方法區則具備不肯定性，只有程序處於運行期間才能知道會建立哪些對象，本文主要討論這兩個部份內存的回收。html

2、Java內存管理

　　Java的內存管理就是對象的分配和釋放問題。在Java中，經過關鍵字new爲每一個對象申請內存空間（基本類型除外），全部的對象都是在堆中分配空間，對象的釋放是由GC(Gabage Collection)決定和執行的。這種機制簡化了程序員工做的同時，也加劇的虛擬機的負荷，是Java程序運行速度較慢的緣由之一。java

　　咱們能夠將對象考慮爲有向圖的頂點，將引用關係考慮爲圖的有向邊，有向邊從引用者指向被引對象，另外每個線程對象能夠做爲一個圖的起始頂點，例如大多數程序從main進程開始執行，那麼該圖就是以main進程頂點開始的一棵根樹。在這個有向圖中，根節點可達的對象都是有效對象，GC將不回收這些對象，若是某個對象與這個根節點不可達，那麼咱們認爲這個對象再也不被引用，能夠被GC回收。eg:程序員

class Demo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Object o1=new Object();
        
        Object o2=new Object();
        
        o2=o1;
    }
}

3、什麼是內存泄露

　　在Java中，內存泄漏就是存在一些被分配的對象，這些對象有下面兩個特色，首先，這些對象是可達的，即在有向圖中，存在通路能夠與其相連；其次，這些對象是無用的，即程序之後不會再使用這些對象。若是對象知足這兩個條件，這些對象就能夠斷定爲Java中的內存泄漏，這些對象不會被GC所回收，然而它卻佔用內存。下面是一個內存泄露的示例：算法

Vector v=new Vector(10);
for (int i=1;i<100; i++)
   {
      Object o=new Object();
      v.add(o);
      o=null;    
   }

　　咱們循環申請Object對象，並將所申請的對象放入一個Vector中，若是咱們僅僅釋放引用自己，那麼Vector仍然引用該對象，因此這個對象對GC來講是不可回收的。所以，若是對象加入到Vector後，還必須從Vector中刪除，最簡單的方法就是將Vector對象設置爲null。工具

　　經常使用的內存泄露工具包括工具包括Optimizeit Profiler，JProbe Profiler，JinSight , Rational 公司的Purify等。spa

4、垃圾回收機制

　　一、垃圾的判斷標準

　　引用計數法：給對象中添加一個引用計數器，每當一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任什麼時候刻計數器爲0的對象就是不可能再被使用的。線程

　　主流的Java虛擬機並無選用上述方法來管理內存，主要緣由是它很難解決對象之間相互循環引用的問題。code

　　一個簡單的循環引用問題描述以下：有對象 A 和對象 B，對象 A 中含有對象 B 的引用，對象 B 中含有對象 A 的引用。此時，對象 A 和對象 B 的引用計數器都不爲 0。可是在系統中卻不存在任何第 3 個對象引用了 A 或 B。也就是說，A 和 B 是應該被回收的垃圾對象，但因爲垃圾對象間相互引用，從而使垃圾回收器沒法識別，引發內存泄漏。htm

class ReferenceCountingGc
{
    public Object instance=null;
    
    public static void testGc()
    {
        ReferenceCountingGc objA=new ReferenceCountingGc();
        
        ReferenceCountingGc objB=new ReferenceCountingGc();
        
        objA.instance=objB;
        
        objB.instance=objA;
        
        objA=null;
        objB=null;
        
    }
}

　　可達性分析法：主流的商用語言都用可達性分析算法來斷定對象是否存活。基本的思路是經過一系列的稱爲「GC　Roots」的對象做爲起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲「引用鏈」，當一個對象到GC　Roots沒有任何引用鏈相連時(即GC　Roots到這個對象不可達)，則證實此對象是不可用的。對象

　　在Java中，能夠做爲GC　Roots的對象包括：

虛擬機棧中引用的對象；
方法區中類靜態屬性引用的對象
方法區中常量引用的對象
本地方法棧中JNI引用的對象

　　要真正宣告一個對象死亡，至少要通過兩次標記過程：若是對象在進行可達性分析後發現沒有與GC　Roots相鏈接的引用鏈，那它將會被第一次標記並而且進行第一次篩選，篩選的方法是此對象是否有必要執行finalize()方法（當對象沒有覆蓋finalize()方法，或者finalize()方法已經被虛擬機調用過，虛擬機將視爲沒有必要執行），若是這個對象被斷定爲有必要執行finalize()方法，那麼這個對象就會被放置在一個叫作F-dequeu的隊列中，並稍後由一個低優先級的線程去執行它。finalize()方法是對象逃脫死亡命運的最後一次機會，稍後GC將對F-dequeu中的對象進行第二次標記。

　　二、垃圾收集算法

　　標記-清除算法：算法分爲標記和清除兩個階段，首先標記全部須要回收的對象，在標記完成之後統一回收全部被標記的對象。

　　這種算法有兩個問題，一個效率太低，另外一個是空間問題，標記清除後產生大量不連續的內存碎片，致使之後程序運行過程當中沒法找到足夠的連續內存。

　　複製算法：這中算法將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每一次只使用其中的一塊，當這一塊的內存使用完了，就將還存活着的對象複製到另一塊上去，而後再將已使用過的內存空間一次清理掉。

　　Java 的新生代串行垃圾回收器中使用了複製算法的思想。新生代分爲 Eden 空間、From 空間、To 空間 3 個部分。其中 From 空間和 To 空間能夠視爲用於複製的兩塊大小相同、地位相等，且可進行角色互換的空間塊。From 和 To 空間也稱爲 survivor 空間，即倖存者空間，用於存放未被回收的對象。

　　在垃圾回收時，Eden 空間中的存活對象會被複制到未使用的 survivor 空間中 (假設是 to)，正在使用的 survivor 空間 (假設是 from) 中的年輕對象也會被複制到 to 空間中 (大對象，或者老年對象會直接進入老年帶，若是 to 空間已滿，則對象也會直接進入老年代)。此時，Eden 空間和 From 空間中的剩餘對象就是垃圾對象，能夠直接清空，To 空間則存放這次回收後的存活對象。這種改進的複製算法既保證了空間的連續性，又避免了大量的內存空間浪費。

　　標記-整理算法：標記過程與標記-清除算法同樣，後續則是將全部存活的對象都向一端移動，而後直接清理掉端邊界之外的內存。

　　分代收集算法：根據對象存活週期的不一樣將內存劃分爲幾塊，通常是將對劃爲新生代和老年代，這樣能夠根據各個年代的特色採用使用的收集算法，在新生代中每次垃圾都發現大批對象死去，就採用複製算法，只須要付出少許存活對象的複製成本就能夠完成收集。

　　參考文獻：

　　一、深刻理解Java虛擬機，周志明，機械工業出版社

　　二、https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-JVMGarbageCollection/