Java垃圾回收手册翻译 - 什么是垃圾回收

Posted 2020-11-20 Jeff的博客

Java垃圾回收手册翻译 - 什么是垃圾回收

初看之下，垃圾回收应该要做其名称之事 - 找到和丢掉垃圾。然而事实上它正好做着相反的事，垃圾回收会记录所有仍在使用中的对象，然后将其他标记为垃圾。谨记这点，我们开始挖掘更多Java虚拟机如何实现被称为垃圾回收的自动化内存回收过程的细节。

为了避免一头扎进细节，我们从头开始，解释垃圾回收的一般性质以及核心概念和方法。

免责声明：本手册关注于Oracle Hotspot和OpenJDK的表现，其他运行时甚至其他虚拟机，比如jRockit或IBM J9，会在某些方面有不同于本手册所涵盖的表现。

手动内存管理

在开始现代形式的垃圾回收内容之前，我们先快速回顾一下那些需要手动显示分配和释放数据内存的日子。那时候如果你忘记释放内存，你将不能重用那块内存。这部分内存会被声明到但是没有使用，这种场景叫做内存泄漏。

下面是一个用C语言写的使用手动内存管理的简单例子：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    int *elements = malloc(n * sizeof(int));

    if(read_elements(n, elements) < n) {
        // elements not freed!
        return -1;
    }

    // …

    free(elements)
    return 0;
}

正如我们所见，非常容易忘记释放内存。相比于现在，内存泄漏在过去是更加常见的问题。你只能通过修复代码才能真正的对付它们。因此，一个更好的方法是将回收不用的内存的工作自动化，整体消除可能产生的人为错误。这个自动化操作叫做垃圾回收（简称GC）。

智能指针

一种自动化操作的方式是通过使用析构函数。例如，我们使用C++中的向量vector做上一个例子中同样的事，它会在离开其作用域时自动的调用其析构函数：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    vector<int> elements = vector<int>(n);

    if(read_elements(elements.size(), &elements[0]) < n) {
        return -1;
    }

    return 0;
}

但是再更复杂的情况中，尤其是在多个线程中共享对象时，仅仅使用析构函数并不够。这就引出了垃圾回收最简单的形式：引用计数。对每个对象，你只需要知道它有多少次被引用到，并且当这个计数达到零时这个对象就可以安全的被回收。一个众所周知的例子是C++中的共享指针shared pointers：

int send_request() {
    size_t n = read_size();
    auto elements = make_shared<vector<int>>();

    // read elements

    store_in_cache(elements);

    // process elements further

    return 0;
}

现在，为了避免下次函数调用时再去读这个元素elements，我们可能想要缓存他们。在这个例子中，就不能再当向量vector离开作用域时销毁它。因此，我们使用共享指针shared_ptr，它记录引用到它的数量，当你使用它传值时计数增加，同时当它离开作用域时计数减少。一旦引用的计数降到零，共享指针shared_ptr就会自动地删除下面的向量。

TBC...