JVM-GC回收机制

小鱼儿 2023-10-10 17:07 84阅读 0赞

**目录**

1.判定垃圾

1.引用计数

2.可达性分析

2.清理垃圾

1.标记清除

2.复制算法

3.标记整理

4.分代回收

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上文讲述的Java运行时内存划分,对于程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈来说,生命周期是和线程有关的,随着线程而生,随线程而灭,当方法结束或者线程结束时,它们的内存就自然跟着回收了.这里讨论的垃圾回收是和堆,方法区这两个区域有关的

堆中存放着几乎所有的实例对象,垃圾回收器在对堆进行垃圾回收前,还要判断哪些对象还存活,哪些已经"死亡了".垃圾回收就是帮我们将不适用的内存给自动释放了,如果内存一直占着不用,又不是释放,就会导致剩余的内存空间越来愈少,进一步导致后续申请内存操作失败,服务器是一直运行的,最害怕内存泄漏的问题!

GC 是以对象为单位进行垃圾回收的,正在使用的对象和一部分被使用,一部分未被使用的对象不进行回收,回收的是不被使用的对象,不会回收半个对象.

GC的工作过程

## 1.判定垃圾 ##

被使用,没有被引用指向的对象,就是垃圾.可回收

如何进行对象是否有引用的判定?

### 1.引用计数 ###

不是Java中的做法,python/PHP的方式

给每个对象都分配一个计数器(整数),每次创建一个引用指向该对象,计数器就+1,每次该引用被销毁,计数器就-1

{
        Test t = new Test();//Test对象引用计数1
    
        Test t2 = t;//t2指向t,引用计数2
    
        Test t3 = t;//t3指向t,引用计数3
    }

当大括号结束,上述三个引用出作用域失效了,引用计数变为0

此时Test对象就是垃圾了

这个方法简单高效,但是内存空间利用率低,每个对象都要分配计数器,如果对象太多了,那么耗费的内存就很多了

还有个缺点,存在循环引用的问题

class{
        Test t = null;
    }
    Test a = new Test();//1号对象引用计数为1
    Test b = new Test();//2号对象引用计数为1
    
    a.t = b;//1号对象引用计数为2
    
    b.t = a;//2号对象引用计数为2

此时,如果ab引用都销毁,1号2号对象的引用计数都-1,但是不为0,那么就不能进行垃圾回收,但是其实这两个对象,已经没有办法访问到了

### 2.可达性分析 ###

Java的做法,Java中的对象,都是通过引用来指向并且访问的,经常是一个引用指向一个对象,这个对象中的成员又指向别的对象,例如

class TreeNode{
        int value;
        TreeNode left;
        TreeNode right;  
    }

java中的所有对象,都是通过类似上述的关系,通过链式/树形结构串起来的

可达性分析:是把所有的对象被组织的结构视为树,从根节点出发,遍历树,所有能被访问到的树,就标记为"可达",不能被访问的就是不可达,JVM将不可达的对象回收

可达性分析需要进行类似树的遍历的操作,相比于引用计数来说慢一些,但是可达性分析并不是一直进行的,只需要隔一段时间,分析一次,回收一次就可以了

进行可达性分析的起点,叫GCroots,栈上的局部变量,常量池中的对象,静态成员是变量,一个代码中有很多这样的起点,把每个起点都往下遍历一遍,就完成了一次扫瞄过程

## 2.清理垃圾 ##

第二步,如何清理垃圾?

有三种基本做法

### 1.标记清除 ###

先标记出需要回收的对象,在标记完成之后统一回收所有被标记的对象

缺点:带来了内存碎片问题,这些被释放的内存是零散的,细碎的空间,申请时大内存会申请失败

### 2.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,运行行高效

缺点:

1.空间利用率也比较低

2.并且如果可回收对象少,那么复制的成本也很高

### 3.标记整理 ###

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外的内存

保证了空间利用率.也解决了内存碎片问题

缺点就是如果要搬运的元素很多那么开销也是很大的

每种做法都有优缺点

### 4.分代回收 ###

基于这些基本策略,做出了一个复合的策略"分代回收"

把垃圾回收分为不同的场景,不同场景使用不同算法