垃圾收集算法

喜欢ヅ旅行 2023-06-03 12:59 56阅读 0赞

## 对象已死吗 ##

### 引用计数法 ###

> 给对象中添加一个引用计数器，每当一个地方引用它时，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

### 可达性分析算法 ###

### 再谈引用 ###

### 生存还是死亡 ###

*  一次对象的自我拯救的演示

package sto.customerapp.materialquery.util;
    /** * 此代码演示了两点： * 1. 对象可以在被GC时自我拯救 * 2. 这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次 * @author yanyugang */
    public class FinalizeEscapeGC { 
    	public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
        
    	public void isAlive() { 
    		System.out.println("yes,i am still alive!");
    	}
    	
    	@Override
    	protected void finalize() throws Throwable { 
    		super.finalize();
    		System.out.println("finalize method executed!");
    		FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK=this;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 
    		SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
    		
    		// 对象第一次成功拯救自己
    		SAVE_HOOK = null;
    		System.gc();
    		// 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它
    		Thread.sleep(500);
    		if (SAVE_HOOK != null) { 
    			SAVE_HOOK.isAlive();
    		}else { 
    			System.out.println("no, i am dead!");
    		}
    		
    		// 下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了
    		SAVE_HOOK = null;
    		System.gc();
    		// 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它
    		Thread.sleep(500);
    		if (SAVE_HOOK != null) { 
    			SAVE_HOOK.isAlive();
    		}else { 
    			System.out.println("no, i am dead!");
    		}
    	}
    
    }

### 回收方法区 ###

> 方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）的垃圾收集主要回收两部分内容：废弃常量和无用的类

## 垃圾收集算法 ##

### 标记-清除算法 ###

> 最基础的收集算法是“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如同它的名字一样，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，在标记完成后统一回收所有被标记的对象

### 复制算法 ###

> 为了解决效率问题，一种称为“复制”（Copying）的收集算法出现了，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。

现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代，IBM公司的专门研究表明，新生代中的对象98%是“朝生夕死”的，所以并不需要按照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，每次使用Eden和其中一块Survivor**。当回收时，将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性地复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%（80%+10%），只用10%的内存会被“浪费”。当然，98%的对象可回收只是一般场景下的数据，我们没办法保证每次回收都只有不多于10%的对象存活，当Survivor空间不够用时，需要依赖其他内存（这里指老年代）进行**分配担保（Handle Promotion）。**

### 标记-整理算法 ###

复制收集算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低。更关键的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况，所以在老年代一般不能直接选用这种算法。

根据老年代的特点，有人提出了另外一种“标记-整理”（Mark-Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存，“标记-整理”算法的示意图如下。

### 分代收集算法 ###

> 当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”（Generational Collection）算法，这种算法并没有什么新的思想，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，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。比如：新生代采用复制算法，老年代采用“标记-清除”或者“标记-整理”算法

## HotSpot的算法实现 ##

### 枚举根节点 ###

> GC停顿（Stop-The-World）

### 安全点 ###

在OopMap的协助下，HotSpot可以快速且准确地完成GC Roots枚举，但一个很现实的问题随之而来：可能导致引用关系变化，或者说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。

实际上，HotSpot也的确没有为每条指令都生成OopMap，前面已经提到，只是在“特定的位置”记录了这些信息，这些位置称为安全点（Safepoint），即程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停。Safepoint的选定既不能太少以致于让GC等待时间太长，也不能过于频繁以致于过分增大运行时的负荷。所以，安全点的选定基本上是以程序“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准进行选定的——因为每条指令执行的时间都非常短暂，程序不太可能因为指令流长度太长这个原因而过长时间运行，“长时间执行”的最明显特征就是指令序列复用，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。

这些特定的位置主要在：  
1、循环的末尾  
2、方法临返回前 / 调用方法的call指令后  
3、可能抛异常的位置

### 安全区域 ###

> 安全区域是指在一段代码片段之中，引用关系不会发生变化。在这个区域中的任意地方开始GC都是安全的。我们也可以把Safe Region看做是扩展了的Safepoint。

--------------------

参考文档：  
1.《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第2版）》