Java熱門培訓內容之Java垃圾回收機制

時間:2018-06-22 14:56:31

垃圾收集GC(Garbage Collection)是Java語言的核心技術之一,之前我們曾專門探討過Java 7新增的垃圾回收器G1的新特性,但在JVM的內部運行機制上看,Java的垃圾回收原理與機制并未改變。垃圾收集的目的在于清除不再使用的對象。GC通過確定對象是否被活動對象引用來確定是否收集該對象。GC首先要判斷該對象是否是時候可以收集。兩種常用的方法是引用計數和對象引用遍歷。


引用計數收集器:

引用計數是垃圾收集器中的早期策略。在這種方法中,堆中每個對象(不是引用)都有一個引用計數。當一個對象被創建時,且將該對象分配給一個變量,該變量計數設置為1。當任何其它變量被賦值為這個對象的引用時,計數加1(a = b,則b引用的對象+1),但當一個對象的某個引用超過了生命周期或者被設置為一個新值時,對象的引用計數減1。任何引用計數為0的對象可以被當作垃圾收集。當一個對象被垃圾收集時,它引用的任何對象計數減1。

優點:引用計數收集器可以很快的執行,交織在程序運行中。對程序不被長時間打斷的實時環境比較有利。

缺點: 無法檢測出循環引用。如父對象有一個對子對象的引用,子對象反過來引用父對象。這樣,他們的引用計數永遠不可能為0.


跟蹤收集器:
 
早期的JVM使用引用計數,現在大多數JVM采用對象引用遍歷。對象引用遍歷從一組對象開始,沿著整個對象圖上的每條鏈接,遞歸確定可到達(reachable)的對象。如果某對象不能從這些根對象的一個(至少一個)到達,則將它作為垃圾收集。在對象遍歷階段,GC必須記住哪些對象可以到達,以便刪除不可到達的對象,這稱為標記(marking)對象。

下一步,GC要刪除不可到達的對象。刪除時,有些GC只是簡單的掃描堆棧,刪除未標記的未標記的對象,并釋放它們的內存以生成新的對象,這叫做清除(sweeping)。這種方法的問題在于內存會分成好多小段,而它們不足以用于新的對象,但是組合起來卻很大。因此,許多GC可以重新組織內存中的對象,并進行壓縮(compact),形成可利用的空間。

為此,GC需要停止其他的活動活動。這種方法意味著所有與應用程序相關的工作停止,只有GC運行。結果,在響應期間增減了許多混雜請求。另外,更復雜的 GC不斷增加或同時運行以減少或者清除應用程序的中斷。有的GC使用單線程完成這項工作,有的則采用多線程以增加效率。

一些常用的垃圾收集器
 
◆標記-清除收集器
 
這種收集器首先遍歷對象圖并標記可到達的對象,然后掃描堆棧以尋找未標記對象并釋放它們的內存。這種收集器一般使用單線程工作并停止其他操作。并且,由于它只是清除了那些未標記的對象,而并沒有對標記對象進行壓縮,導致會產生大量內存碎片,從而浪費內存。
 
◆標記-壓縮收集器:
 
有時也叫標記-清除-壓縮收集器,與標記-清除收集器有相同的標記階段。在第二階段,則把標記對象復制到堆棧的新域中以便壓縮堆棧。這種收集器也停止其他操作。


復制收集器:
 
這種收集器將堆棧分為兩個域,常稱為半空間。每次僅使用一半的空間,JVM生成的新對象則放在另一半空間中。GC運行時,它把可到達對象復制到另一半空間,從而壓縮了堆棧。這種方法適用于短生存期的對象,持續復制長生存期的對象則導致效率降低。并且對于指定大小堆來說,需要兩倍大小的內存,因為任何時候都只使用其中的一半。


增量收集器:
 
增量收集器把堆棧分為多個域,每次僅從一個域收集垃圾,也可理解為把堆棧分成一小塊一小塊,每次僅對某一個塊進行垃圾收集。這會造成較小的應用程序中斷時間,使得用戶一般不能覺察到垃圾收集器正在工作。


分代收集器:
   
復制收集器的缺點是:每次收集時,所有的標記對象都要被拷貝,從而導致一些生命周期很長的對象被來回拷貝多次,消耗大量的時間。而分代收集器則可解決這個問題,分代收集器把堆棧分為兩個或多個域,用以存放不同壽命的對象。JVM生成的新對象一般放在其中的某個域中。過一段時間,繼續存在的對象(非短命對象)將獲得使用期并轉入更長壽命的域中。分代收集器對不同的域使用不同的算法以優化性能。


并行收集器:
 
并行收集器使用某種傳統的算法并使用多線程并行的執行它們的工作。在多CPU機器上使用多線程技術可以顯著的提高java應用程序的可擴展性。


使用垃圾收集器要注意的地方:
 
下面將提出一些有關垃圾收集器要注意的地方,垃圾收集器知識很多,下面只列出一部分必要的知識:
 
◆每個對象只能調用finalize(   )方法一次。如果在finalize(   )方法執行時產生異常(exception),則該對象仍可以被垃圾收集器收集。
 
◆垃圾收集器跟蹤每一個對象,收集那些不可觸及的對象(即該對象不再被程序引用 了),回收其占有的內存空間。但在進行垃圾收集的時候,垃圾收集器會調用該對象的finalize(   )方法(如果有)。如果在finalize()方法中,又使得該對象被程序引用(俗稱復活了),則該對象就變成了可觸及的對象,暫時不會被垃圾收集了。但是由于每個對象只能調用一次finalize(   )方法,所以每個對象也只可能 "復活 "一次。
 
◆Java語言允許程序員為任何方法添加finalize(   )方法,該方法會在垃圾收集器交換回收對象之前被調用。但不要過分依賴該方法對系統資源進行回收和再利用,因為該方法調用后的執行結果是不可預知的。
 
◆垃圾收集器不可以被強制執行,但程序員可以通過調研System.gc方法來建議執行垃圾收集。記住,只是建議。一般不建議自己寫System.gc,因為會加大垃圾收集工作量。

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