垃圾收集机制

垃圾收集

程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈三个区域随线程生灭,栈中的栈帧随方法开始于结束执行进栈与出栈,这几个区域不用过多考虑回收的问题,方法结束或线程结束,内存自然就跟随着回收了

而JAVA堆和方法区的分配和回收都是动态的,而垃圾收集器关注的就是这部分的内存。

判断对象是否存活的算法

1.引用计数法

简单 高效 但无法处理对象互相引用的情况

2.根搜索法

JAVA C#用的都是这种方法

如果一个对象相对GC Roots是不可达的 则证明对象是不可用 但是此时并非一定会被回收 还要去执行finalize方法如果在该方法中重新和引用链上的任何一个对象建立关联 则无需清除


Java引用分为:

  • 强引用:代码中普遍存在的,Object obj = new Object() 只要强引用存在,垃圾收集器将永远不会回收掉被引用的对象。
  • 软引用:有用但是非必须,在系统将要发生内存溢出异常之前,将会把这些对象列入回收对象并进行第二次回收,如果这次回收还是没有足够的内存,才会抛出溢出异常。
  • 弱引用:描述非必须对象,弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前,垃圾收集器工作时,无论当前内存是否足够,都会回收掉被弱引用关联的对象。
  • 虚引用:毫无存在感,无法通过虚引用获取一个对象实例,存在的唯一目的是希望能在这个对象被回收时收到一个系统通知。

2.1在根搜索算法中不可达的对象,也并非是Facebook的,这时候他们暂时处于“缓刑”阶段,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程;如果对象在进行根搜索后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那么将会被第一次标记,并进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖该方法,或者该方法已经被虚拟机调用过,虚拟机将这两种情况视为“没有必要执行finalize()方法”。

2.2如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法,那么这个对象将会被防止在一个名为F-Queue的队列之中,并在稍后由一条由虚拟机建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己----只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,那么在第二次标记时将会被移除“即将被回收”的集合;反之,即将死亡。

Ps:任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次,如果对象面临下一次回收,它的finalize()方法不会再被执行。此时无法再去自救。


回收方法区(效率较为低下,性价比很低)

废弃常量(和普通对象回收类似,若没有其他地方引用这个常量,则可以被回收,符号引用与之类似)和无用的类(堆中无任何实例、该类的Class对象没有被任何地方引用无法通过反射访问该类的方法、加载该类的类加载器已经被回收)


垃圾收集的算法

1.标记-清除 

算法分为“标记”和“清除”两个阶段:首先标记处所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。

缺点:

  • 效率---标记和清除过程的效率都不高
  • 空间---标记清除后会产生大量不连续的内存碎片(这会导致以后需要分配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

     为了解决效率问题,提出了“复制”收集算法,它将可用内存按容量划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块,当这一块内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

优点:效率高、内存分配无需考虑碎片等复杂情况。只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。

缺点:将内存缩小为原来一半,代价较高。

 

    现代商业虚拟机都采用的是这种算法来回收新生代,新生代中的对象98%都是朝生夕死的,所以并不需要按照1:1比例来划分内存空间,而是将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间,每次使用Eden和其中的一块Survivor。当回收时,将Eden和Survivor中还存活着的对象一次性拷贝到另外一块Suivivor空间上,最后清理掉Eden和刚刚使用的Suivivor空间。HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例为8:1,也就是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90%,只有10%是被“浪费”掉的。

    当然,会出现存活的对象大于10%,此时单一的Survivor区无法存放,此时需要依赖老年代进行分配担保,此时将这些对象直接通过分配担保机制进入老年代。

3.标记整理

针对老年代的特点,提出了"标记-整理"算法,标记过程同“标记-清除”算法,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

   当前商业虚拟机的垃圾收集都采用“分代收集”算法。这种算法根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块,一般把Java堆分为新生代和老年代,在新生代中,每次垃圾收集时都有大批对象死去,只有少量存活,此时选用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就ok;而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记-整理”或“标记-清除”算法来进行回收。

内存分配与回收策略

Ps:Client模式下,使用的是Serial/Serial Old收集器。

1.对象优先在Eden分配

大多数情况下,对象在新生代Eden区分配,当Eden区没有足够的空间进行分配时,虚拟机发起一次Minor GC

2.大对象直接进入老年代

所谓大对象就是指,需要大量连续内存空间的Java对象,最典型的大对象就是那种很长的字符串和数组。//如果放在新生代,在Eden区一级两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝 可以配置-XX:PretenureSizeThreshold参数 令大于这个值的对象直接在老年代中分配

3.长期存活的对象将进入老年代

虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄计数器,如果对象在Eden出生并经过第一次Minor GC后仍然存活,并且能被Survivor容纳的话,将被移动到Survivor空间中,并将对象年龄设为1。对象在Survivor区中没熬过一次Minor GC,年龄就增加1岁,当它的年龄增加到一定程度(默认为15),就会被晋升到老年代中。

为了更好地适应不同程序的内存状况,虚拟机并不总是要求对象的年龄必须达到某个程度才能晋升老年代,如果在Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代。

空间分配担保

在发生Minor GC时,虚拟机会检测之前每次晋升到老年代的平均大小是否大于老年代现在的剩余空间,如果大于,则改为直接进行一次Full GC。如果小于,则查看HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败;如果允许,只会进行Minor GC;如果不允许,则也要改为进行一次Full GC。

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