JavaJava的垃圾回收

Posted 2021-06-07 Rose J

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• • 可达性分析算法
  • • 什么样的对象可以当做Gc Roots？
    • 什么时候会触发垃圾回收？
  • 垃圾回收算法
  • • 1.标记-清除算法
    • 2.复制算法
    • 3.标记-整理算法
    • 4.分代收集算法

我们都知道Java中是有垃圾回收机制的，那么哪些对象是应该被回收的呢？

这就需要来介绍-----可达性分析

在垃圾收集器准备回收对象时，首先要判断对象是否还活着，那么怎么判断对象是否还活着呢？

可以通过一种引用计数器法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加一，当引用失效时，计数器减一，当对象的计数器为0时代表该对象不再被使用。引用计数法实现简单，判定效率也很高，但是有个比较大的问题：

引用计数法很难解决对象之间相互循环引用的问题

可达性分析算法

可达性分析算法是通过一系列“ GC Roots ”的对象作为起点，从这些节点开始往下搜索，搜做走过的路径称为引用链，当一个对象到Gc Roots没有任何引用链时，则证明该对象是不可用的，该对象会判定为可回收的对象。

什么样的对象可以当做Gc Roots？

• Java虚拟机栈（局部变量表）中引用的对象
• 处于存活状态中的线程对象
• 方法区中静态引用指向的对象
• Native方法中JNI引用的对象

什么时候会触发垃圾回收？

一般下面两种情况下会触发GC：

• Allocation Failure：在堆内存中分配时，如果因为可用剩余空间不足导致对象内存分配失败，会触发一次GC
• System.gc()：应用层主动调用此API来请求一次GC

垃圾回收算法

1.标记-清除算法

标记-清除算法是最基础的的收集算法，它分为“标记”和"清除"两个阶段：标记出所有需要回收的对象（找到内存中所有的GC Root对象，和GC Root直接或者间接相连的标记为存活对象，否则标记为垃圾对象），标记完成后统一回收被标记垃圾对象

标记-清除算法是最基础的算法，后续的算法都是在它基础上进行改进得到的。

它有两个缺点：

1、效率不高，标记和清除两个过程效率都不高

2、标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会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

2.复制算法

复制算法将可用内存按容量划分为大小相等的2块，每次只使用其中的一块。当其中一块内存用完了，就将还存活的对象复制到另一块内存中去，然后把已经使用过的内存空间一次性清理掉。

优点：实现简单，运行高效，不用考虑内存碎片等复杂情况。
缺点：内存使用直接缩小为原来的一半；且在对象存活率较高时会进行较多的复制操作，效率会变低。

3.标记-整理算法

标记-整理(Mark-Compat)算法的标记过程与标记-清除算法是一样的，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清除操作，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

优点：避免了内存碎片的产生，也不用将内存一分为二，性价比较高。
缺点：仍需要进行局部对象移动，当存活对象较多时还是会影响效率。

4.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，这样就可以根据各个年代的特点采用最适合的收集算法。

在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成。

而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对他进行分配担保，就必须使用**“标记-清理”或者“标记-整理”算法**来进行回收。

在Java虚拟机分代垃圾回收机制中，应用程序可用的堆空间可以分为年轻代与老年代，然后年轻代有被分为Eden区，From区与To区。

当系统创建一个对象的时候，总是在Eden区操作，当这个区满了，那么就会触发一次YoungGC，也就是年轻代的垃圾回收。

一般来说这时候不是所有的对象都没用了，所以就会把还能用的对象复制到From区。

这样整个Eden区就被清理干净了，可以继续创建新的对象，当Eden区再次被用完，就再触发一次YoungGC，然后呢，注意，这个时候跟刚才稍稍有点区别。这次触发YoungGC后，会将Eden区与From区还在被使用的对象复制到To区，

再下一次YoungGC的时候，则是将Eden区与To区中的还在被使用的对象复制到From区。

经过若干次YoungGC后，有些对象在From与To之间来回游荡，这时候From区与To区亮出了底线（阈值），这些对象要是到现在还没挂掉，就会一起复制到老年代。

老年代经过这么几次折腾，空间也会被用完，好，那就来次集体大扫除（Full GC），也就是全量回收，一起回收。

全量回收呢，就好比我们刚才比作的大扫除，毕竟动做比较大，成本高，不能跟平时的小型值日（Young GC）相比，所以如果Full GC使用太频繁的话，无疑会对系统性能产生很大的影响。

所以要合理设置年轻代与老年代的大小，尽量减少Full GC的操作