垃圾回收GC

news2024/11/29 11:36:19

为什么要有垃圾回收?

JVM之所以要有垃圾回收,是因为它能够自动管理内存,避免内存泄漏和内存溢出的问题,垃圾回收机制会自动检测和清理不再使用的对象,释放内存空间,使得开发者不需要手动管理内存,降低了开发难度和错误风险,同时,垃圾回收还可以优化内存分配,提高程序性能和响应速度,总之,垃圾回收是JVM不可或缺的重要功能之一

垃圾回收主要回收哪个内存区域?

因为对于程序计数器,虚拟机栈和方法区来说,生命周期都与线程有关,随线程而生,随线程而灭并且这三个区域的内存分配和回收是具有确定性的,当方法结束或者线程结束的时候,内存就会被自动回收,所以,我们需要考虑的就只有堆内存,也叫做GC堆

标记的过程

Java堆中存放着几乎所有的对象实例，垃圾回收器在对堆进行垃圾回收前，首先要判断这些对象哪些还存活，哪些已经"死去"。判断对象是否已"死"有如下几种算法

引用计数法

在给一个对象分配内存的时候,会给他增加一个计数器,每当有一个引用指向该对象的时候,计数器就会+1,当引用失效的时候,计数器就会-1,任何时候,只要当计数器为0时,该对象就已经不能再使用,也就相当于对象已死
但是主流的JVM并没有采取这种方法,因为这种方法可能会引起循环引用的问题

可达性分析算法

此算法的核心思想为 : 通过一系列称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称之为"引用链"，当一个对象到GC Roots没有任何的引用链相连时(从GC Roots到这个对象不可达)时，证明此对象是不可用的
在Java语言中，可作为GC Roots的对象包含下面几种:

虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象；
方法区中类静态属性引用的对象；
方法区中常量引用的对象；
本地方法栈中 JNI(Native方法)引用的对象。

回收的过程

标记-清除算法

标记-清除算法是最基础的收集算法,算法分为"标记"和"清除"两个阶段:首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后,统一对标记后的对象进行回收,后续算法都是基于该算法进行优化
标记:
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清除:

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缺点:
效率:标记和清除的效率都不太高
空间: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在程序运行中需要分配较大对象时，无法找到足够连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集

复制算法

"复制"算法是为了解决"标记-清理"的效率问题。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这块内存需要进行垃圾回收时，会将此区域还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已经使用过的内存区域一次清理掉。这样做的好处是每次都是对整个半区进行内存回收，内存分配时也就不需要考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配即可。此算法实现简单，运
行高效
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复制收集算法在对象存活率较高时会进行比较多的复制操作，效率会变低。因此在老年代一般不能使用复制算法

标记-整理算法

针对老年代的特点，提出了一种称之为"标记-整理算法"。标记过程仍与"标记-清除"过程一致，但后续步骤不是直接对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
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分代算法

分代算法和上面讲的 3 种算法不同，分代算法是通过区域划分，实现不同区域和不同的垃圾回收策略，从而实现更好的垃圾回收。这就好比中国的一国两制方针一样，对于不同的情况和地域设置更符合当地的规则，从而实现更好的管理，这就是分代算法的设计思想
当前 JVM 垃圾收集都采用的是"分代收集(Generational Collection)"算法，这个算法并没有新思想，只是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。在新生代中，每次垃圾回收都有大批对象死去，只有少量存活，因此我们采用复制算法；而老年代中对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须采用"标记-清理"或者"标记-整理"算法。
哪些对象会进入新生代？哪些对象会进入老年代？
新生代：一般创建的对象都会进入新生代；
老年代：大对象和经历了 N 次（一般情况默认是 15 次）垃圾回收依然存活下来的对象会从新生代移动到老年代
幸存区的两块区域,每次只用一个,每次检查其中一块区域的对象释放被淘汰,如果未被淘汰,就转入另一块幸存区,直到满足进入老年区的条件
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