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【Java 深入JVM】第5篇 – 垃圾回收与算法

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【Java 深入JVM】第5篇 – 垃圾回收与算法
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1、结构图

1、如何确定垃圾

1.1、引用计数法

在 Java 中,引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此,很显然一个简单 的办法是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单说,即一个对象如果没有任何与之关 联的引用,即他们的引用计数都不为 0,则说明对象不太可能再被用到,那么这个对象就是可回收 对象。

1.2、可达性分析

为了解决引用计数法的循环引用问题,Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots” 对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径,则称该对象是不可达的。

要注意的是,不可达对象不等价于可回收对象,不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记 过程。两次标记后仍然是可回收对象,则将面临回收。

2、标记清除算法(Mark-Sweep)

最基础的垃圾回收算法,分为两个阶段,标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象,清 除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图

从图中我们就可以发现,该算法最大的问题是内存碎片化严重,后续可能发生大对象不能找到可 利用空间的问题。

3、复制算法(copying)

为了解决Mark-Sweep算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小 的两块。每次只使用其中一块,当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去,把已使用 的内存清掉,如图:

这种算法虽然实现简单,内存效率高,不易产生碎片,但是最大的问题是可用内存被压缩到了原 本的一半。且存活对象增多的话,Copying算法的效率会大大降低。

4、标记整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法,为了避免缺陷而提出。标记阶段和Mark-Sweep算法相同,标记后不是清 理对象,而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。如图:

5、分代收集算法

分代收集法是目前大部分JVM所采用的方法,其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存 划分为不同的域,一般情况下将GC堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收,新生代的特点是每次垃 圾回收时都有大量垃圾需要被回收,因此可以根据不同区域选择不同的算法。

5.1、新生代与复制算法

目前大部分JVM的GC 对于新生代都采取Copying算法,因为新生代中每次垃圾回收都要 回收大部分对象,即要复制的操作比较少,但通常并不是按照1:1来划分新生代。一般将新生代 划分为一块较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间(From Space, To Space),每次使用 Eden空间和其中的一块Survivor空间,当进行回收时,将该两块空间中还存活的对象复制到另 一块Survivor空间中。

5.2、老年代与标记复制算法

而老年代因为每次只回收少量对象,因而采用Mark-Compact算法。

  • JAVA虚拟机提到过的处于方法区的永生代(Permanet Generation),它用来存储class类, 常量,方法描述等。对永生代的回收主要包括废弃常量和无用的类。
  • 对象的内存分配主要在新生代的Eden Space和Survivor Space的From Space(Survivor目 前存放对象的那一块),少数情况会直接分配到老生代。
  • 当新生代的Eden Space和From Space空间不足时就会发生一次GC,进行GC后,Eden Space和From Space区的存活对象会被挪到To Space,然后将Eden Space和From Space进行清理。
  • 如果To Space无法足够存储某个对象,则将这个对象存储到老生代。
  • 在进行GC后,使用的便是Eden Space和To Space了,如此反复循环。
  • 当对象在Survivor区躲过一次GC 后,其年龄就会+1。默认情况下年龄到达15 的对象会被 移到老生代中。

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