Jvm垃圾采集器和垃圾采集算法

　　概述:

　　目前，内存的动态分配和内存恢复技术已经相当成熟. 一切似乎都进入了“自动化”时代. 为什么我们需要了解GC和内存分配？原因很简单: 当有必要解决各种内存泄漏和内存溢出问题时，当垃圾采集器成为系统实现更高并发性的瓶颈时，我们需要对这些“自动化”技术进行必要的监视和调整.

　　上一个博客讨论了Java虚拟机的运行时内存的各个部分. 其中，程序计数器，虚拟机堆栈和本地方法堆栈由线程生成，并由线程终止. 堆栈中的堆栈框架遵循该方法. 进入和退出执行推入和弹出操作，因此当方法结束或线程结束时，内存自然会跟随恢复. Java堆与方法块不同. 我们只知道在运行时将创建哪些对象. 这部分内存和恢复是动态的，垃圾回收器也与此部分内存有关. 稍后提到的内存分配和恢复也仅涉及内存的这一部分.

　　1. 判断物体的生与死1.参考计数方法

　　许多教科书或开发人员回答了以下问题: “如何判断对象是否还活着？”大多数答案都是引用计数. 实现是这样的: 向该对象添加一个引用计数器；在某个地方被引用时，将添加+1；在引用变为无效时，将添加-1；并且在任何时候其计数器为0的对象将无法被引用.

　　客观地讲，引用计数方法易于实现并且判断效率很高，但是至少主流的Java虚拟机不使用引用计数方法来管理内存. 主要原因是很难解决对象之间的相互循环. 引用的问题.

　　2. 可达性分析算法

　　“可达性分析”是Java和C#当前的主流实现，用于确定对象是否存在. 主要思想是使用一些类作为成为“ GC根目录”的起点的对象，并从这些节点向下搜索. 搜索的路径称为参考链. 如果没有针对GC根目录的对象的引用链，则证明该对象不可用.

　　如下所示:

　　

　　Object1-Object4的参考链连接到GC根，而Object5-Oject7没有通过参考链连接，因此被判断为可回收对象

　　在Java中，有四种类型可以用作GC根节点

　　3. 再谈报价

　　在JDK1.2之前，Java中的引用定义为: 如果将引用类型的数据存储为代表另一个内存块的起始地址的值，则可以说该内存块表示一个引用. 在JDK1.2之后，Java扩展了引用的概念，分为以下四种类型:

　　4. 生存还是死亡

　　即使在可达性分析算法中无法达到的对象也不是“必须死亡”的. 目前，他们处于“试用”阶段. 要声明一个对象已死亡，至少需要两个标记过程.

　　以下代码一次显示对象的自救:

　　

　　 1 //代码演示了两点

2 //1.对象可以实现自救

3 //2.这种自救只能一次，因为finalize方法只会被执行一次

4

5 public class jvmtest1 {

6 public static jvmtest1 obj = null;

7

8 public void isAlive() {

9 System.out.println("I am alive");

10 }

11

12 @Override

13 protected void finalize() throws Throwable {

14 super.finalize();

15 System.out.println("finalize method executed!");

16 obj = this;

17 }

18

19 public static void main(String[] args) throws Exception {

20 obj = new jvmtest1();

21

22 obj = null;

23 System.gc();

24 // 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5s执行

25 Thread.sleep(500);

26 if (obj != null) {

27 obj.isAlive();

28 } else {

29 System.out.println("I am dead");

30 }

31

32 // 与上面的代码完全相同，但是自救失败了

33 obj = null;

34 System.gc();

35 // 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5s执行

36 Thread.sleep(500);

37 if (obj != null) {

38 obj.isAlive();

39 } else {

40 System.out.println("I am dead");

41 }

42 }

43 }

　　

　　程序输出为:

　　

　　可以看出obj的finalize（）方法确实是由GC触发的，并且成功地保存了一次. 应该注意的是，下部的代码与上部的代码相同，但是自助失败. 这是因为对象的finalize（）方法只能被系统自动调用一次. 如果对象面临第二次恢复，则不会调用其finalize（The）方法，因此第二次自助操作将失败.

　　5. 恢复方法区域

　　方法区域中的垃圾回收具有“成本效益”. 在堆中，特别是在新一代中，常规应用程序的垃圾回收通常可以回收70％-95％的空间，而方法区域（在HatSport虚拟机中）永久生成的恢复效率远远低于这个.

　　永久代中有两种主要的垃圾采集类型: 过时的常量和无用的类

　　（1）此类的所有实例均已回收，也就是说，堆中没有此类的实例

　　（2）加载了此类的ClassLoader已被回收

　　（3）与此类对应的java.lang.Class对象在任何地方都没有引用，并且该类的方法无法在任何地方通过反射来访问.

　　满足以上三个条件的类也可以被回收，但不一定. 在经常使用ByteCode框架（例如反射，动态代理，CGLib等）并且经常定义ClassLoader（例如动态生成的JSP和OSGi）的场景中，虚拟机需要类卸载功能，以确保永久生成不会溢出.

　　2. 垃圾采集算法1.打标算法

　　标记扫描算法是最基本的采集算法. 首先标记需要回收的对象，并在标记完成后统一采集所有标记的对象.

　　主要缺点有两个:

　　过程如下:

　　

　　2. 复制算法

　　为了解决效率问题，出现了复制算法（Copying），他将内存分为相等大小的两块，一次只使用其中之一. 当该内存块用完时，会将尚存的对象复制到另一个块，然后清除该空间块. 这样，每次都可以在整个半个区域中回收内存，并且无需考虑在内存分配过程中内存碎片的复杂性. 您只需要移动指针并按顺序分配内存即可.

　　这种方法的代价是将内存分成两半，这太高了.

　　过程如下:

　　

　　当前的商用虚拟机都使用此方法来回收新一代产品. IBM的特殊研究表明，新一代对象中有98％是“生死攸关的”，因此无需划分1: 1内存空间. 另一种方法是将内存块划分为Eden空间（80％）和两个Survivor空间（10％）. 每次使用Eden空间和一个Survivor空间时，在回收过程中会将幸存的对象复制到另一个Survivor空间. ，因此每次仅“浪费”了10％的空间. 当Survivor空间不足时，它需要依赖其他内存（旧代）来进行分配保证（与旧代中的分配保证机制相同）.

　　3. 标记排序算法

　　当副本采集算法的对象存活率较高时，它将执行更多的复制操作，并且效率会降低. 更重要的是，如果您不希望浪费50％的空间，则需要有额外的空间用于分配保证，以应对极端情况，即已用内存中的所有对象都处于100％活动状态，因此旧一代通常无法选择这种方法. 提出了Mark-Compact算法（Mark-Compact）.

　　标记过程与“ mark-sweep”算法相同，但是后续步骤不是直接清理可回收部分，而是将所有活动对象移到一端，然后直接清理内存在末尾.

　　过程如下:

　　

　　4. 分代采集算法

　　当前的商用虚拟机都使用Generational 采集算法. 通常，堆分为新一代和旧一代，并且根据每个时代的不同特性使用最合适的算法. 新一代一般采用复制算法，只需要支付少量复制幸存对象的费用即可. 在旧的一代中，由于对象生存率很高并且没有多余的空间来分配它，因此必须使用“标记清除”或“标记组织”算法来进行恢复.

　　概述:

　　目前，内存的动态分配和内存恢复技术已经相当成熟. 一切似乎都进入了“自动化”时代. 为什么我们需要了解GC和内存分配？原因很简单: 当有必要解决各种内存泄漏和内存溢出问题时，当垃圾采集器成为系统实现更高并发性的瓶颈时，我们需要对这些“自动化”技术进行必要的监视和调整.

　　上一个博客讨论了Java虚拟机的运行时内存的各个部分. 其中，程序计数器，虚拟机堆栈和本地方法堆栈由线程生成，并由线程终止. 堆栈中的堆栈框架遵循该方法. 进入和退出执行推入和弹出操作，因此当方法结束或线程结束时，内存自然会跟随恢复. Java堆与方法块不同. 我们只知道在运行时将创建哪些对象. 这部分内存和恢复是动态的，垃圾回收器也与此部分内存有关. 稍后提到的内存分配和恢复也仅涉及内存的这一部分.

　　1. 判断物体的生与死1.参考计数方法

　　许多教科书或开发人员回答了以下问题: “如何判断对象是否还活着？”大多数答案都是引用计数. 实现是这样的: 向该对象添加一个引用计数器；在某个地方被引用时，将添加+1；在引用变为无效时，将添加-1；并且在任何时候其计数器为0的对象将无法被引用.

　　客观地讲，引用计数方法易于实现并且判断效率很高，但是至少主流的Java虚拟机不使用引用计数方法来管理内存. 主要原因是很难解决对象之间的相互循环. 引用的问题.

　　2. 可达性分析算法

　　“可达性分析”是Java和C#当前的主流实现，用于确定对象是否存在. 主要思想是使用一些类作为成为“ GC根目录”的起点的对象，并从这些节点向下搜索. 搜索的路径称为参考链. 如果没有针对GC根目录的对象的引用链，则证明该对象不可用.

　　如下所示:

　　

　　Object1-Object4的参考链连接到GC根，而Object5-Oject7没有通过参考链连接，因此被判断为可回收对象

　　在Java中，有四种类型可以用作GC根节点

　　3. 再谈报价

　　在JDK1.2之前，Java中的引用定义为: 如果将引用类型的数据存储为代表另一个内存块的起始地址的值，则可以说该内存块表示一个引用. 在JDK1.2之后，Java扩展了引用的概念，分为以下四种类型:

　　4. 生存还是死亡

　　即使在可达性分析算法中无法达到的对象也不是“必须死亡”的. 目前，他们处于“试用”阶段. 要声明一个对象已死亡，至少需要两个标记过程.

　　以下代码一次显示对象的自救:

　　

　　 1 //代码演示了两点

2 //1.对象可以实现自救

3 //2.这种自救只能一次，因为finalize方法只会被执行一次

4

5 public class jvmtest1 {

6 public static jvmtest1 obj = null;

7

8 public void isAlive() {

9 System.out.println("I am alive");

10 }

11

12 @Override

13 protected void finalize() throws Throwable {

14 super.finalize();

15 System.out.println("finalize method executed!");

16 obj = this;

17 }

18

19 public static void main(String[] args) throws Exception {

20 obj = new jvmtest1();

21

22 obj = null;

23 System.gc();

24 // 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5s执行

25 Thread.sleep(500);

26 if (obj != null) {

27 obj.isAlive();

28 } else {

29 System.out.println("I am dead");

30 }

31

32 // 与上面的代码完全相同，但是自救失败了

33 obj = null;

34 System.gc();

35 // 因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5s执行

36 Thread.sleep(500);

37 if (obj != null) {

38 obj.isAlive();

39 } else {

40 System.out.println("I am dead");

41 }

42 }

43 }

　　

　　程序输出为:

　　

　　可以看出obj的finalize（）方法确实是由GC触发的，并且成功地保存了一次. 应该注意的是，下部的代码与上部的代码相同，但是自助失败. 这是因为对象的finalize（）方法只能被系统自动调用一次. 如果对象面临第二次恢复，则不会调用其finalize（The）方法，因此第二次自助操作将失败.

　　5. 恢复方法区域

　　方法区域中的垃圾回收具有“成本效益”. 在堆中，特别是在新一代中，常规应用程序的垃圾回收通常可以回收70％-95％的空间，而方法区域（在HatSport虚拟机中）永久生成的恢复效率远远低于这个.

　　永久代中有两种主要的垃圾采集类型: 过时的常量和无用的类

　　（1）此类的所有实例均已回收，也就是说，堆中没有此类的实例

　　（2）加载了此类的ClassLoader已被回收

　　（3）与此类对应的java.lang.Class对象在任何地方都没有引用，并且该类的方法无法在任何地方通过反射来访问.

　　满足以上三个条件的类也可以被回收，但不一定. 在经常使用ByteCode框架（例如反射，动态代理，CGLib等）并且经常定义ClassLoader（例如动态生成的JSP和OSGi）的场景中，虚拟机需要类卸载功能，以确保永久生成不会溢出.

　　2. 垃圾采集算法1.打标算法

　　标记扫描算法是最基本的采集算法. 首先标记需要回收的对象，并在标记完成后统一采集所有标记的对象.

　　主要缺点有两个:

　　过程如下:

　　

　　2. 复制算法

　　为了解决效率问题，出现了复制算法（Copying），他将内存分为相等大小的两块，一次只使用其中之一. 当该内存块用完时，会将尚存的对象复制到另一个块，然后清除该空间块. 这样，每次都可以在整个半个区域中回收内存，并且无需考虑在内存分配过程中内存碎片的复杂性. 您只需要移动指针并按顺序分配内存即可.

　　这种方法的代价是将内存分成两半，这太高了.

　　过程如下:

　　

　　当前的商用虚拟机都使用此方法来回收新一代产品. IBM的特殊研究表明，新一代对象中有98％是“生死攸关的”，因此无需划分1: 1内存空间. 另一种方法是将内存块划分为Eden空间（80％）和两个Survivor空间（10％）. 每次使用Eden空间和一个Survivor空间时，在回收过程中会将幸存的对象复制到另一个Survivor空间. ，因此每次仅“浪费”了10％的空间. 当Survivor空间不足时，它需要依赖其他内存（旧代）来进行分配保证（与旧代中的分配保证机制相同）.

　　3. 标记排序算法

　　当副本采集算法的对象存活率较高时，它将执行更多的复制操作，并且效率会降低. 更重要的是，如果您不希望浪费50％的空间，则需要有额外的空间用于分配保证，以应对极端情况，即已用内存中的所有对象都处于100％活动状态，因此旧一代通常无法选择这种方法. 提出了Mark-Compact算法（Mark-Compact）.

　　标记过程与“标记清除”算法相同，但是后续步骤不是直接清理可回收部分，而是将所有活动对象移动到一端，然后直接清理内存在末尾.

　　过程如下:

　　

　　4. 分代采集算法

　　当前的商用虚拟机都使用Generational 采集算法. 通常，堆分为新一代和旧一代，并且根据每个时代的不同特性使用最合适的算法. 新一代一般采用复制算法，只需要支付少量复制幸存对象的费用即可. 在旧的一代中，由于对象生存率很高并且没有多余的空间来分配它，因此必须使用“标记清除”或“标记组织”算法来进行恢复.