Java核心知識 JVM 垃圾回收與算法(四)


Java核心知識 JVM 垃圾回收與算法(四)


Java核心知識 JVM 垃圾回收與算法(四)

如何確定垃圾

1. 引用計數法

在 Java 中,引用和對象是有關聯的。如果要操作對象則必須用引用進行。因此,很顯然一個簡單 的辦法是通過引用計數來判斷一個對象是否可以回收。簡單說,即一個對象如果沒有任何與之關 聯的引用,即他們的引用計數都不為 0,則說明對象不太可能再被用到,那麼這個對象就是可回收 對象。

2. 可達性分析

為了解決引用計數法的循環引用問題,Java 使用了可達性分析的方法。通過一系列的“GC roots” 對象作為起點搜索。如果在“GC roots”和一個對象之間沒有可達路徑,則稱該對象是不可達的。要注意的是,不可達對象不等價於可回收對象,不可達對象變為可回收對象至少要經過兩次標記 過程。兩次標記後仍然是可回收對象,則將面臨回收。

標記清除算法(Mark-Sweep)

最基礎的垃圾回收算法,分為兩個階段,標註和清除。標記階段標記出所有需要回收的對象,清 除階段回收被標記的對象所佔用的空間。如圖

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從圖中我們就可以發現,該算法最大的問題是內存碎片化嚴重,後續可能發生大對象不能找到可 利用空間的問題。

複製算法(copying)

為了解決 Mark-Sweep 算法內存碎片化的缺陷而被提出的算法。按內存容量將內存劃分為等大小 的兩塊。每次只使用其中一塊,當這一塊內存滿後將尚存活的對象複製到另一塊上去,把已使用 的內存清掉,如圖:

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這種算法雖然實現簡單,內存效率高,不易產生碎片,但是最大的問題是可用內存被壓縮到了原 本的一半。且存活對象增多的話,Copying 算法的效率會大大降低。

標記整理算法(Mark-Compact)

結合了以上兩個算法,為了避免缺陷而提出。標記階段和 Mark-Sweep 算法相同,標記後不是清 理對象,而是將存活對象移向內存的一端。然後清除端邊界外的對象。如圖:

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分代收集算法

分代收集法是目前大部分 JVM 所採用的方法,其核心思想是根據對象存活的不同生命週期將內存 劃分為不同的域,一般情況下將 GC 堆劃分為老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特點是每次垃圾回收時只有少量對象需要被回收,新生代的特點是每次垃 圾回收時都有大量垃圾需要被回收,因此可以根據不同區域選擇不同的算法。

1. 新生代與複製算法

目前大部分 JVM 的 GC 對於新生代都採取 Copying 算法,因為新生代中每次垃圾回收都要 回收大部分對象,即要複製的操作比較少,但通常並不是按照 1:1 來劃分新生代。一般將新生代 劃分為一塊較大的 Eden 空間和兩個較小的 Survivor 空間(From Space, To Space),每次使用 Eden 空間和其中的一塊 Survivor 空間,當進行回收時,將該兩塊空間中還存活的對象複製到另 一塊 Survivor 空間中。


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2. 老年代與標記複製算法

而老年代因為每次只回收少量對象,因而採用 Mark-Compact 算法。

1. JAVA 虛擬機提到過的處於方法區的永生代(Permanet Generation),它用來存儲 class 類, 常量,方法描述等。對永生代的回收主要包括廢棄常量和無用的類。

2. 對象的內存分配主要在新生代的 Eden Space 和 Survivor Space 的 From Space(Survivor 目 前存放對象的那一塊),少數情況會直接分配到老生代。

3. 當新生代的 Eden Space 和 From Space 空間不足時就會發生一次 GC,進行 GC 後,Eden Space 和 From Space 區的存活對象會被挪到 To Space,然後將 Eden Space 和 From Space 進行清理。

4. 如果 To Space 無法足夠存儲某個對象,則將這個對象存儲到老生代。

5. 在進行 GC 後,使用的便是 Eden Space 和 To Space 了,如此反覆循環。

6. 當對象在 Survivor 區躲過一次 GC 後,其年齡就會+1。默認情況下年齡到達 15 的對象會被 移到老生代中。


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