JVM自动内存管理：对象判定和回收算法

Posted 2020-09-19 程序员之路

JVM自动内存管理：对象判定和回收算法

可回收对象的判断方法

1.引用计数算法

2.可达性分析算法

 

引用计数算法

给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。

 

引用计数算法的缺陷：循环引用

 

 

 

可达性分析算法

可达性分析算法基本原理：

通过一些列的称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始进行向下搜索，搜索

所走过的路径成为引用链（Reference Chain）,当一个对象到GC Roots没有任何引用连（用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象时不可用的。

 

Java语言中的GC Roots:

1.在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象

2.在方法区中的类静态属性引用的对象

3.在方法区中的常量引用的对象

4.在本地方法栈中JNI(即一般说的Natve方法)的引用的对象

 

垃圾收集算法（标记和清理都会时虚拟机暂停）

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

 

标记-清除算法

基本原理：

算法分为 标记 和 清除 两个阶段：首先标记初所有需要回收的对象，在标记完成后

统一回收掉所有的被标记的对象

 

算法的主要缺陷：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，有可能在创建大对象时由于找不到连续的内存空间而引起提前进行GC

 

 

 

 

复制算法（新生代使用）

基本原理：

将可用内存安容量还分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的

内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用过的内存空间

一次清理掉。

主要缺陷：将内存缩小为了原来的一半

 

 

新生代算法使用的是复制算法，划分为一个可用空间，两个拯救空间（8：1：1），java运行时可以使用新生代的一个可用空间和一个拯救空间，损失一个拯救空间。新生带回收时把可用对象一次性复制到另一个拯救空间，然后对一个可用空间和一个拯救空间进行GC.

 

标记-整理算法：（老年代使用）

基本原理：

标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接堆可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

主要缺陷：标记和整理阶段必须停止执行线程

 

 

 

 

分代收集算法

基本原理：根据对象的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当的收集算法。

 

HotSpot虚拟机的算法实现

1.GC Roots 枚举

2.安全点和安全区

 

GC Roots枚举（枚举时线程停止执行）

难点：检查范围大，必须在快照中进行，时间枚举

准确式GC的含义：虚拟机可以知道内存中某个位置的数据具体是什么类型。

 

HotSpot的实现：OopMap实例演示

 

 

Safepoint的含义：会导致OopMap内容变化的指令非常多，如果为每一条指令都生成对应的OopMap，那将会需要大量的额外空间，这样GC的空间成本将会变得很高，所以HotSpot只是在“特定的位置”记录了这些信息，这些位置被称为安全点（Safepoint）。

会产生Safepoint的指令范围：令序列复用，例如方法调用、循环跳转、异常跳转等，所以具有这些功能的指令才会产生Safepoint。

 

在Safepoint上停止线程执行：

抢先式中断：不需要线程的执行代码主动去配合，在GC发生时，首先把所有线程全部中断，如果发现有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它跑到安全点上。

主动式中断：GC需要中断线程的时候，不直接对线程操作，仅仅简单地设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志为真时就自己中断挂起。

 

 

Saferegion的含义：首先标识自己已经进入了Safe Region，那样当这段时间里JVM要发起GC，就不用管标识自己为Safe Region状态的线程了。在线程要离开Safe Region时，它要检查系统是否已经完成了根节点枚举（或者是整个GC过程），如果完成了，那线程就继续执行，否则它就必须等待直到收到可以安全离开Safe Region的信号为止。