GC回收機制與分代回收策略課程

GC回收機制方便了開發者,但是這種方便也是有代價的。

代價:

一旦這種自動化機制出錯,我們又不得不去深入理解GC回收機制。甚至需要對這些“自動化”的技術實施必要的監控和調節。


Java虛擬機中使用“可達性分析”的算法來決定對象是否可以回收。


可達性分析圖

可達性分析

對象之間的應用看作是一條引用鏈,從GC Root對象開始,追尋到對象引用的一條完整路徑,則該對象不可回收。但如果該對象從GC Root開始,沒有形成完整的引用路徑,則該對象可以回收。

而我在這簡單理解為,當JVM虛擬機在回收掃描到某個對象時,把它作為GC Root對象,進行引用追蹤。如果追蹤到該對象還在處于被關聯引用的狀態,則就是不可回收的。否則,則是可回收對象。


GC Root對象

在Java中,有一下幾種對象可以作為GC Root:

1.Java虛擬機棧(局部變量表)中的引用對象(方法中的局部對象引用)

2.方法區中靜態引用指向的對象

3.然處于存活狀態中的線程對象

4.Native中JNI所引用的對象


GC回收算法

GC回收算法有多種策略,而面對不同情況采用不同的算法,從而達到高效回收。并且各家廠商,細節也會不一致。


標記清除算法

對“GC Roots”集合進行遍歷,保留所有可以被GC Roots直接或間接引用到的對象,而剩下的都作為回收對象進行回收。

過程分為兩步:

1.Mark標記階段:將直接或間接引用到的對象進行標記,標記為存活對象,其他的標記為回收對象。

2.回收階段:遍歷完后,將回收對象清除。


標記清除算法優點是實現簡單,不需要將對象進行移動。缺點是需要終端進程其他組件的執行,并且可能產生內存碎片。


標記清除算法

復制算法

將現有的內存分為兩塊,每次只使用其中一塊。

在回收時,將存活對象復制到未被使用的那塊內存中,之后清除正在使用的內存,從而完成回收。

過程分為兩步:

1.Mark標記階段:將直接或間接引用到的對象進行標記,標記為存活對象,其他的標記為回收對象。

2.復制階段:將標記存活的對象復制到未使用的內存中,并設置當前的內存為使用內存。

3.回收階段:回收另一塊內存。


賦值算法優點是按照順序分配內存即可,實現簡單,運行高效,沒有內存碎片。缺點是可用的內存大小縮小到原來一般,對象存活率高時會頻繁進行復制操作。



復制算法復制前


完成復制后清除

標記-壓縮算法

先從根節點開始對所有可達對象進行一次標記,之后將所有存活對象壓縮到內存的一端,最后清理一端邊界外所有的空間。

過程分為兩步:

1.Mark標記階段:將直接或間接引用到的對象進行標記,標記為存活對象,其他的標記為回收對象。

2.壓縮階段:將剩余存活對象按順序壓縮到內存某一端

3.回收階段:回收邊界外內存。


標記-壓縮算法優點是既避免了碎片又不需要分離成兩塊內存控件,缺點是壓縮操作需要進行布局對象移動,會降低一定效率。


標記-壓縮圖例

JVM分代回收策略

Java虛擬機會根據對象存活的周期不同,把堆內存分為新生代、老年代。

對于新創建的對象在新生代中進行分配內存,此區域對象生命周期一般比較短。如果經過多次回收仍然存活下來,則轉移到老年代中。


新生代

新生成的對象優先存放到新生代中,存活率很低。

新生代中,常規應用進行一次收集一般可回收70%~95%的空間,回收率很高。所以一般采用復制算法。

新生代又可細分為3部分:Eden、Survivor0、Survivor1。

新生代存放順序為:Eden > Survivor0 > Survivor1。


新生代分配情況

老年代

當一個新生代存活時間夠長而沒有被清理掉,則會被復制到老年代。

老年代內存大小一般比新生代大,可以存放更多對象。

如果對象比較大,并且新生代剩余控件不夠,則這個大對象會直接分配到老年代上。

因為對象生命周期比較長,不需要過多的復制操作,所以一般采用標記壓縮回收算法。


引用

對象是否存活,是通過引用關系來進行判斷。而引用關系又可以根據引用強度進行分類。

JVM根據引用強度的由強到弱,它們分別是:強引用、軟引用、弱引用、虛引用

四種引用對比
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