[原]JVM中的垃圾对象以及相关清除算法

李猛 18/08/10 15:04:26

一、 对象已死嘛


引用计数法

给对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加1;当引用失效时,计数器值就减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被利用的。

引用计数法的实现简单,判定效率也高,但是它很难解决对象间相互循环引用的问题。

比如对象A和B都有字段instance,赋值令A.instance = B且B.instance = A,除此之外,这两个对象再无任何引用。实际上这两个对象已经不可能再被访问,但是它们因为互相引用着对方,导致它们的引用计数都不为0,于是引用计数法无法通知GC收集器回收它们。

可达性分析算法

通过一系列称为“GC Roots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时,则表明此对象是不可用的。

可作为GC Roots的对象包括下面几种:

  • 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
  • 方法区中类静态属性、常量引用的对象
  • 本地方法栈中JNI引用的对象

引用

在JDK 1.2之前,Java中引用的定义为:如果reference类型的数据存储的数值代表的是另一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一个引用。

在JDK 1.2之后,Java中的引用分为强引用(Strong Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用(Weak Reference)、虚引用(Phantom Reference)。

  • 强引用类似”Object obj = new Object()“这类引用,只要强引用还存在,垃圾回收器就永远不会回收掉被引用的对象。
  • 软引用是用来描述一些还有用但并非必需的对象。在系统将要发生内存溢出异常之前,将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存,才会抛出内存溢出异常,可用SoftReference类来实现软引用。
  • 弱引用也是用来描述非必需对象的,但它的强度比软引用更弱。当垃圾收集器工作时,无论当前内存是否足够,都会回收掉只被弱引用关联的对象,可用WeakReference类来实现弱引用。
  • 虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用,它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在,不会对其生存时间构成影响,也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知,可用PhantomReference类来实现虚引用。

对象的生与死

即使在可达性分析算法中不可达的对象,也并非是“非死不可”的。要宣告一个对象的死亡,至少要经过两次标记的过程:如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那么它将被第一次标记,第二次筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。

当对象没有覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过(该方法只能被系统自动调用一次),就可以被处死了。

回收方法区

在方法区(或HotSpot中的永久代),进行垃圾收集的效率很低。

主要回收的两个内容:废弃常量和无用的类。

废弃常量:比如在常量池中回收字面量,如果一个字符串进入常量池,但是没有任何String对象引用该字符串,也没有其他地方引用这个字面量,如果这时发生内存回收,而且必要的话,这个字符串常量就会被系统清理出常量池。常量池中的其它类(接口)、方法、字段的符号引用也类似。

无用的类:

  • Java堆中不存在该类的任何实例
  • 加载该类的ClassLoader已经被回收
  • 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

无用类与对象不一样,不使用了不必然回收,是否对类进行回收,可对虚拟机做出相应的设置。


二、 垃圾收集算法


1. 标记-清除算法

首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

存在的问题:

  1. 标记和清除的效率都很低。
  2. 标记清除后会产生大量不连续的内存碎片。

空间碎片太多可能会导致以后在程序运行中要分配较大对象时,无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

2. 复制算法

将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只用其中一块,当这一块的内存用完了,将活着的对象复制到另一块上面,然后把这一块内存空间一次性清理掉。

这种算法实现简单、运行高效,但是牺牲了一半内存,代价太大了。

3. 标记-整理算法

标记过程与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存。

4. 分代收集算法

根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般将Java堆分为新生代和老年代,根据各个年代的特点去选择最适当的收集算法。

在新生代中,每次垃圾收集都有大批对象死去,只有少量存活,选用复制算法。
在老年代对象存活率高、没有额外的空间对它进行分配担保,就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法进行回收。



参考

《深入理解Java虚拟机》

作者:ldx19980108 发表于 2018/08/10 15:04:26 原文链接 https://blog.csdn.net/ldx19980108/article/details/81563606
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