JVM垃圾回收原理
当我们使用Java语言生成一个新的对象时(new object()),JVM会通过一定算法在运行时数据区中的堆区(heap)分配一块内存区域。在程序运行时,JVM会在适当的时刻对该区域进行检查,当发现某一块被分配的内存区域不存在被虚拟机栈区(stack)指向的引用时,就会启动垃圾回收流程,将这块内存进行回收。所以,堆区是垃圾回收发生的主要区域。除此之外,在方法区也会进行不频繁的垃圾回收。下面要讨论的即属于这两个区域的内存的回收。
在堆(heap)里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例,垃圾收集器在进行回收前,第一件事就是要判断这些对象之中,哪些还“存活”着,那些已经“死去”(即不可能再被任何途径使用的对象)。
常见垃圾回收算法:
引用计数算法:
一种朴素的判断对象是否存活的算法是这样的:给对象添加一个引用计数器,每当有一个引用指向它时,计数器加一,引用失效时,计数器减一。任何时刻计数器为0的对象即为“死亡对象”。
该算法实现简单,判断效率高,在大部分情况下是一个不错的算法。然而,这种算法并不能适用于所有的情况。一个简单的例子是:假设有两个对象存在一个类型为Object的属性,这两个对象之间存在相互引用关系,而除此之外又无任何其它引用,实际上这两个对象以及不能再被访问,但由于它们相互引用着对方,所以都不能杯回收。
可达性分析算法:
这个算法的基本思路是基于一系列称为“GC Root”的对象作为起始点,从这些节点向下搜索,搜索过的路径成为引用链(Reference Chain),当一个对象到GC Root没有任何引用链相连时,证明此对象不可达。由此确定“死亡对象”。
标记-清除算法:
该算法分为“标记”、“清除”两个阶段: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以被标记对象。这是一种最基础的回收策略,它的不足主要体现在:
·效率较低,两个过程的效率都不是很高
·空间问题,标记清除算法会产生大量内存碎片,导致在分配大内存对象时无法找到足够的连续空间。
复制算法:
将内存分为大小相同的两块,每次只使用其中的一块。当这块内存用完时,将还存活的所有对象复制到另一块内存,然后将这块内存上的所有对象一次性清理掉。该算法实现简单、运行高效,但将内存缩小一半的方法代价有些过高。
标记整理-算法:
该算法的标记过程和“标记-回收”算法一样,不一样的是,它并不直接对死亡对象进行清理,而是将所有存活对象向一端移动,使得内存空间始终保持紧凑。这种算法在所有对象都100%存活的极端情况下,仍能较好的工作。
分代收集算法:
当前大部分JVM使用的是分代收集算,即将堆分为新生代和老年代。所有对象在新生代产生,这些对象大多是“朝生夕死”的,采用“复制算法”;将经历几次垃圾回收仍然存活的对象归入老年代,这部分对象一般存活时间较长,采用“标记-整理算法”。
常见垃圾回收器
Java虚拟机规范中对垃圾收集器应该如何实现并没有任何规定,因此不同厂商、不同版本的JVM所提供
的垃圾收集器之间存在着很大差别,这里主要讨论Sun 公司的HotSpot虚拟机(JDK1.7 Update14),该虚
拟机的主要回收器见下图:
其中既包括单线程收集齐(Serial、Serial Old)又包括多线程收集器(CMS、ParNew),既有专门处理新
生代垃圾的收集器,又有处理老年代垃圾的收集器。多种收集器实际上是共同合作来完成垃圾收集任务的,
需要注意的是,所有收集器都不可避免的会发生“Stop The World”现象,只是在一些收集器中,该现象时
间较短。
参考:周志明. 深入理解Java虚拟机[M]. 机械工业出版社, 2011.