深入理解java虚拟机 - 垃圾回收机制(GC)

Posted 2020-12-30 renguangli

垃圾回收机制(GC)是java常重要特性之一。它让开发者无需关注内存的创建和释放，而是通过GC自动回收垃圾(无用对象)。

哪些内存需要回收

java堆和方法区是垃圾回收的主要内存区域，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这几个内存区域是现成私有的，线程结束时内存自然也就回收了。

如何判断对象可回收？

在java堆里存放着几乎所有的对象实例，垃圾收集器在进行垃圾回收之前第一件事情就是判断哪些对象还"活着"，哪些对象已"死去"(不会再被使用的对象);

引数记数法

引数记数法就是给对象添加一个引数计数器，每当有其他地方引用对象时，计数器就加1；当引用失效时，计数器就减1，如果计数器任何时刻都为0，那么对象不可能在被使用，垃圾收集器就可以进行回收了。引数记数法简单高效，微软公司的COM技术，python语言，游戏脚本语言Squirrel都是使用了引数记数法进行内存管理。但是主流java虚拟机没有使用引述记数法进行内存管理，原因主要是他很难解决对象之间互相引用的的问题。

可达性分析算法

java虚拟机是通过可达性分析算法来判定对象是否存活的。可达性分析算法的主要思想是通过一系列的称为"GC Roots"的对象作为起始点从这些起点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到"GC Roots"没有任何引用链相连时("GC Roots"到此对象不可达)，则证明此对象是不可用，可回收的。

在java语言中，可作为"GC Roots"的对象包括以下几种

• 虚拟机栈()中引用的对象
• 方法区中类静态变量引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI引用的对象

垃圾收集算法

简单介绍下几种垃圾收集算法

标记-清除算法

最简单的垃圾收集算法是“标记-清除”算法，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先要标记出需要回收的对象，在完成标记后统一回收所有被标记的对象。标记过程就是判断哪些对象需要回收。
标记-清除算法有两个不足之处：
一个是效率问题，标记-清除的效率都不高；
另一个空间问题，标记-清除之后会产生大量不连续的内存碎片，内存空间碎片太多可能会导致java虚拟机在分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而触发一次垃圾收集动作。

复制算法

复制算法是为了解决标记-清除算法的效率问题而产生的。它是如何解决效率问题的呢？

复制算法将内存分为两块大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块的内存用完了，将存活的对象复制到另一块上，然后将使用过的一块内存全部清理掉。这样每次都是对整个半区进行垃圾回收，内存分配时就不需要担心内存碎片的问题了。复制算法实现简单，运行高效。代价就是内存缩小为原来的一半。

复制算法主要用来回收新生代,IBM的专家研究过，新生代的中的对象98%都是“朝生夕死”的，并不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次只使用Eden和其中一块Survivor空间。当进行垃圾回收时将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和使用过的Survivor空间。Eden空间和两块Survivor空间之间的比例时8:1:1，新生代可用空间为90%（80% + 10%），只浪费了10%内存空间。当存活对象多于10%时，Survivor空间不够用，这些对象将通过分配担保机制直接进入老年代。

标记整理算法

老年代是通过标记-整理算法来进行垃圾回收的。标记过程与标记-清除算法一样，清除过程不是直接清理可回收对象，而是让所有的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

分代收集算法

现代商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法，分代收集算法根据对象存活周期的不同将java堆内存分为新生代和老年代。新生代每次垃圾收集时大量对象死去，只有少量对象存活，那就使用复制算法。老年代中的对象存活率高，没有额外内存空间进行担保，那就使用标记清除算法或者标记整理算法。

垃圾收集器

未完。。。

参考资料

《深入理解java虚拟机》