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[清风部落] 浅谈java的GC机制 隐藏

| Java 0 479
    Java的内存管理实际上就是对象的管理,其中包括对象的分配和释放。java的GC机制是将java的无用的堆对象进行清理,释放内存,以免发生内存泄露。

    Java堆中是JVM管理的最大一块内存空间。主要存放对象实例。在JAVA中堆被分为两块区域:新生代(young)、老年代(old)。

    堆大小=新生代+老年代;(新生代占堆空间的1/3、老年代占堆空间2/3)新生代又被分为了eden、from survivor、to survivor(8:1:1);

    新生代这样划分是为了更好的管理堆内存中的对象,方便GC算法---复制算法来进行垃圾回收。JVM每次只会使用eden和其中一块survivor来为对象服务,所以无论什么时候,都会有一块survivor空间,因此新生代实际可用空间只有90%。新生代GC(minor gc)----------指发生在新生代的垃圾回收动作,因为JAVA对象大多数都是朝生夕死的特性,所以minor gc非常平凡,使用复制算法快速的回收。新生代几乎是所有JAVA对象出生的地方,JAVA对象申请的内存和存放都是在这个地方。
当对象在eden(其中包括一个survivor,假如是from),当此对象经过一次minor gc后仍然存活,并且能够被另外一块survivor所容纳(这里survivor则是to了),则使用复制算法将这些仍然存活的对象复制到to survior区域中,然后清理掉eden和from survivor区域,并将这些存活的对象年龄+1,以后对象在survivor中每熬过一次gc则增加1,当年龄达到某个值时(默认15,通过设置参数-xx:maxtenuringThreshold来设置),这些对象就会成为老年代!但是也不一定,当一些较大的对象(需要分配连续的内存空间)则直接进入老年代。

    老年代GC(major gc)----------指发生在老年代的垃圾回收动作,所采用是的标记--整理算法。老年代几乎都是经过survivor熬过来的,它们是不会那么容易“死掉”,因此major gc不会想minor gc那样频繁。

    对于程序员来说,分配对象使用new关键字;释放对象时,只要将对象所有引用赋值为null,让程序不能够再访问到这个对象,我们称该对象为\"不可达的\".GC将负责回收所有\"不可达\"对象的内存空间。对于GC来说,当程序员创建对象时,GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常,GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是\"可达的\",哪些对象是\"不可达的\".当GC确定一些对象为\"不可达\"时,GC就有责任回收这些内存空间。但是,为了保证GC能够在不同平台实现的问题,Java规范对GC的很多行为都没有进行严格的规定。因此,不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。

几种回收机制:
  1. 引用计数:

  当一个对象A被其他对象B引用时,对象A引用+1,断开引用则-1,GC工作时,会检查所有对象中的引用计数,如果为0则代表要清除,>0则表示有其他对象引用不能清除。这种机制有一个致命缺点,就是当两个对象互引用时,在遍历时可能会发生这两个对象引数永远不为0,则永远不会被删除。此机制java从不使用。

  2. 停止-复制:

  程序暂停运行,启动GC,GC从堆或静态存储区开始遍历所有对象,判断对象是否“活”的对象,如果是活不删除,反之删除。判断是否“活”就是判断该对象是否有被其他对象引用,从链上去查找。当是活对象时,GC会从另外堆里开避一个大空间,然后将活对象复制一份到新空间里,在复制时按着紧密排列,同时更新所有引用地址为新的地址,不活对象原封不动。遍历完后,再遍历一次,这次是将不活的对象彻底给删除。

  优点:所有对象能够重新紧密排列,不会出现内存碎片,这对以后创建对象能提供更快的效率。

  缺点:占用的内存空间大,要原对象的2倍空间;这种模式无论如何所有活的对象都要复制一份,假设遍历到最后,对象很稳定,只出现少量垃圾对象或者根本没垃圾对象,这时已经做了复制工作,浪费了资源。

  3. 标记-删除:

  程序暂停运行,启动GC,GC从堆或静态存储区开始遍历所有对象,判断对象是否“活”的对象,如果是活不删除,反之删除。判断是否“活”就是判断该对象是否有被其他对象引用,从链上去查找。当是活对象时,会给对象给个标记符号,死对象则不标记,遍历完后,第二次遍历时,只保留标记的对象,把所有没标记的对象都删除。

  以上第2和第3种都是要遍历两次,而且都是最后一次才执行真正删除,比起第1种来说要慢很多,因为要遍历2次,尤其是第2种,还要复制动作,但这2种归避了第1种的致命缺点。

  早期的jvm采用的是标记-删除模式,继java5后,jvm采用自适应技术,就是根据自身状态情况,在”停止-复制“和”标记-删除“自动切换以达到最快效率。在第1遍历时,如果确定对象需要回收,则会先执行对象的finalize()方法。

java GC具体工作原理:

  JVM分配内存是以较大的块为单位,如果对象为较大,则该对象本身为一个块。GC先启动“停止-复制”模式,遍历对象时,遇到活对象,则把对象复制到新块里,同时块代数+1,如果对象较大,则保持不动,代数+1;如果检测到垃圾对象稀少,则自动切换到“标记-删除”模式,如果检测到对象分布到内存太零散,则又会自动切换到“停止-复制”模式来重新整理内存紧密分布。这就是自适应技术。

  JVM分配内存时,有一个堆指针,堆指针指向当前最后一个被分配的内存块,由于“停止-复制”模式,对象大部分都是连续排列的,则堆指针移动下一格,就是尚未分配的内存,这时就不用在整个堆空间里查找未分配的内存了,这对创建速度有很大提高。

关于对象的finalize()方法:
       
      finalize方法是指对象完成时执行的一些清理工作, finalize是位于Object类的一个方法,该方法的访问修饰符为protected,。实质上这个方法是给GC调用的。由于所有类为Object的子类,因此用户类很容易访问到这个方法。由于,finalize函数没有自动实现链式调用,我们必须手动的实现,因此finalize函数的最后一个语句通常是super.finalize()。通过这种方式,我们可以实现从下到上实现finalize的调用,即先释放自己的资源,然后再释放父类的资源。根据Java语言规范,JVM保证调用finalize函数之前,这个对象是不可达的,但是JVM不保证这个函数一定会被调用。另外,规范还保证finalize函数最多运行一次。

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