(二)垃圾回收

堆里面存放着Java几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对堆进行回收前,第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还"活着",哪些已经"死去"


 一、判断对象是否已死

  • 引用计数算法

描述:给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值+1;当引用失效时,计数器值-1;当计数器值为0时,代表对象不再被使用
优点:实现简单,效率高
缺点:当对象之间存在相互循环依赖时,难以解决

public class ReferenceCountGCTest {

private Object instance;

public static void main(String[] args) throws IOException {
    ReferenceCountGCTest objA = new ReferenceCountGCTest();
    ReferenceCountGCTest objB = new ReferenceCountGCTest();
    objA.instance = objB;
    objB.instance = objA;

    objA = null;
    objB = null;

    // 触发GC,但不会对objA和objB进行回收,因为objA和objB之间存在相互依赖,计数值不为0
    System.gc();
}
  • 可达性分析算法

描述:通过一系列的GC Roots对象作为根节点,然后从这些根节点向下搜索,搜索所经过的路径为"引用链";当一个对象到GC Roots没有任何引用链时,代表对象不再被使用

 如上图所示,object6、object7、object8和object9都无法到达GC Roots根节点,所以会判定为可回收的对象


二、垃圾回收算法

  • 标记-清除算法

描述: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

缺点:

1."标记"和"清除"两个过程的效率都不高

2.标记清除后会产生大量不连续的内存碎片,当分配大对象时,找不到足够的连续空间而不得不提前触发另一次垃圾收集动作

  • 复制算法

描述:为了解决效率问题,"复制算法"出现了。将内存按容量划分大小相等的两块;每次只使用其中一块内存,当这一块内存用完了,将还存活的对象复制到另一块内存,然后把之前使用过的一块内存空间一次清理掉。内存不连续碎片只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可

优点:解决了内存碎片问题,实现简单,运行高效

缺点:内存缩小为原来的一半

现在的商业虚拟机都采用这种收集算法来回收新生代,IBM研究表明,新生代中的对象98%是"朝生夕死"(活不过1次垃圾回收)的,所以并不需要按照1:1的比例来划分空间,而是将新生代的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和其中一块Survivor空间,另外一块Survivor空间进行保留;

当回收时,将Eden和Survivor空间存活的对象复制到另一块的Survivor空间,然后清理之前使用的Eden和Survivor空间;

HotSpot虚拟机默认将Eden和两块Survivor空间比例为8:1:1,这样在新生代可用内存空间达到90%(80%+10%),仅10%的内存会被浪费;

大多情况下,新生代中98%的对象是可回收的,仅剩2%存活对象,另外一块Survivor空间完全够用,但不能保证每次回收都不多于10%的存活对象。当另外一块Survivor空间没有足够内存来存放上一次新生代收集下来的存活对象,则将这些对象通过分配担保机制进入老年代;

  • 标记-整理算法

复制算法在对象存活率较高时,就要进行频繁的复制操作,效率将会变低。当不想浪费50%的内存空间时,就需要有额外的空间进行分配担保;

根据老年代的特点(对象存活率高,没有额外空间对它进行分配担保),一般不能直接选用复制算法,而提出了"标记-整理"算法;

描述:首先标记所有需要回收的对象,然后让所有存活着的对象都向一端移动,最后直接清理掉端边界以外的内存

  • 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,根据对象存活周期的不同将内存划分为几块,一般把Java堆分为新生代老年代,这样就可用根据各个年代的特点选择最适当的收集算法。
在新生代中,每次垃圾收集都会有大批对象死去,只有少量存活,所以可用选用复制算法,只需要将少量的存活对象进行复制保留,就可用完成收集;
在老年代中,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-清除"或者"标记-整理"算法进行垃圾收集;

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