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JVM|04垃圾回收

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微笑的小小刀
发布2019-09-08 16:50:27
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发布2019-09-08 16:50:27
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文章被收录于专栏:java技术大本营

什么是垃圾回收机制

背景知识

程序的运行必然需要申请内存资源,无效的对象资源如果不及时处理就会一直占有内存资源,最终将导致内存溢出,所以对内存资源的管理是非常重要了。

Java语言的垃圾回收

为了让程序员更专注于代码的实现,而不用过多的考虑内存释放的问题,所以,在Java语言中,有了自动的垃圾回收机制,也就是我们熟悉的GC。 有了垃圾回收机制后,程序员只需要关心内存的申请即可,内存的释放由系统自动识别完成。 换句话说,自动的垃圾回收的算法就会变得非常重要了,如果因为算法的不合理,导致内存资源一直没有释放,同样也可能会导致内存溢出的。 当然,除了Java语言,C#、Python等语言也都有自动的垃圾回收机制。

Java的垃圾回收常用算法

引用计数法

原理

假设有一个对象A,任何一个对象对A的引用,那么对象A的引用计数器+1,当引用失败时,对象A的引用计数器就-1,如果对象A的计数器的值为0,就说明对象A没有引用了,可以被回收。

优劣分析
  1. 优势 实时性较高,无需等到内存不够的时候,才开始回收,运行时根据对象的计数器是否为0,就可以直接回收。 在垃圾回收过程中,应用无需挂起。如果申请内存时,内存不足,则立刻报 outofmember 错误。 区域性,更新对象的计数器时,只是影响到该对象,不会扫描全部对象。
  2. 劣势 每次对象被引用时,都需要去更新计数器,有一点时间开销。 浪费CPU资源,即使内存够用,仍然在运行时进行计数器的统计。 无法解决循环引用问题。(最大的缺点) 循环问题演示:
代码语言:javascript
复制
class TestA {    public TestB b ;}class TestB{    public TestA a;}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        TestA a = new TestA();        TestB b = new TestB();        a.b = b;        b.a = a;        a = null;        b = null;//     虽然被设置为null,但是a与b之间依旧存在着循环引用的问题    }}

标记-清除算法

原理

标记清除算法,是将垃圾回收分为2个阶段,分别是标记和清除。 标记:从根节点开始标记引用的对象。 清除:未被标记引用的对象就是垃圾对象,可以被清理。

初始状态下,所有的目标对象都是为0(未被标记) 待jvm出现有效内存耗尽,就会挂起线程,执行GC线程,进行标记

从根节点进行标记到最后,然后回收未被标记的对象。 清理完毕之后挂起gc线程,重新执行原先被挂起的线程。 而被标记的对象会被重新置0;

优劣分析
  1. 优势 很明显的解决了循环应用导致的不能被回收的问题
  2. 缺点 缺点也很明显 效率较低,标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象,并且在GC时,需要停止应用程序,对于交互性要求比较高的应用而言这个体验是非常差的。 通过标记清除算法清理出来的内存,碎片化较为严重,因为被回收的对象可能存在于内存的各个角落,所以清理出来的内存是不连贯的

标记-压缩算法

原理

标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上,做了优化改进的算法。和标记清除算法一样,也是从根节点开始,对对象的引用进行标记,在清理阶段,并不是简单的清理未标记的对象,而是将存活的对象压缩到内存的一端,然后清理边界以外的垃圾,从而解决了碎片化的问题。

优劣分析
  1. 优点 在标记清除算法的基础上解决了产生碎片的问题
  2. 缺点 算法多出一步压缩,所以在性能上也会有所影响

复制算法

原理

复制算法的核心就是:将原有的内存空间一分为二,每次只用其中的一块,在垃圾回收时,将正在使用的对象复制到另一个内存空间中,然后将该内存空间清空,交换两个内存的角色,完成垃圾的回收。 典型的复制算法的落地实现就是:jvm中堆内存的年轻代的gc策略(具体可以看我jvm系列的博客的内存模型的那一部分内容)

  1. 在GC开始的时候,对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区,Survivor 区“To”是空的。
  2. 紧接着进行GC,Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”,而在“From”区中仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值,可以通过- XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中,没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。
  3. 经过这次GC后,Eden区和From区已经被清空。这个时候,“From”和“To”会交他们的角色,也就是新的“To”就是上次GC前的“From”,新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样,都会保证名为To的Survivor区域是空的。
  4. GC会一直重复这样的过程,直到“To”区被填满,“To”区被填满之后,会将所有象移动到年老代中。
优劣分析
  1. 优势 在垃圾对象多的情况下,效率较高 清理后,内存无碎片
  2. 劣势 在垃圾对象少的情况下,不适用,如:老年代内存 分配的2块内存空间,在同一个时刻,只能使用一半,内存使用率仅有50%

分代算法

前面介绍了多种回收算法,每一种算法都有自己的优点也有缺点,谁都不能替代谁,所以根据垃圾回收对象的特点进行选择,才是明智的选择。 分代算法其实就是这样的,根据回收对象的特点进行选择,在jvm中,年轻代适合使用复制算法,老年代适合使用标记清除或标记压缩算法

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自微信公众号。
原始发表:2019-09-05,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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  • 背景知识
  • Java语言的垃圾回收
  • Java的垃圾回收常用算法
    • 引用计数法
      • 原理
      • 优劣分析
    • 标记-清除算法
      • 原理
      • 优劣分析
    • 标记-压缩算法
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