JVM的垃圾回收算法工作原理-創(chuàng)新互聯(lián)

本篇內(nèi)容主要講解“JVM的垃圾回收算法工作原理”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“JVM的垃圾回收算法工作原理”吧!

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怎么判斷對象是否可以被回收？

共有2種方法，引用計數(shù)法和可達(dá)性分析

1.引用計數(shù)法

所謂引用計數(shù)法就是給每一個對象設(shè)置一個引用計數(shù)器，每當(dāng)有一個地方引用這個對象時，就將計數(shù)器加一，引用失效時，計數(shù)器就減一。當(dāng)一個對象的引用計數(shù)器為零時，說明此對象沒有被引用，也就是“死對象”,將會被垃圾回收.

引用計數(shù)法有一個缺陷就是無法解決循環(huán)引用問題，也就是說當(dāng)對象A引用對象B，對象B又引用者對象A，那么此時A,B對象的引用計數(shù)器都不為零，也就造成無法完成垃圾回收，所以主流的虛擬機都沒有采用這種算法。

public classReferenceFindTest{publicstaticvoidmain(String[] args){MyObject object1 = new MyObject();MyObject object2 = new MyObject();object1.object = object2;object2.object = object1;object1 = null;object2 = null;}}

2.可達(dá)性算法(引用鏈法)

該算法的思想是：從一個被稱為GC Roots的對象開始向下搜索，如果一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，則說明此對象不可用。

在java中可以作為GC Roots的對象有以下幾種:

虛擬機棧中引用的對象  方法區(qū)類靜態(tài)屬性引用的對象  方法區(qū)常量池引用的對象  本地方法棧JNI引用的對象

雖然這些算法可以判定一個對象是否能被回收，但是當(dāng)滿足上述條件時，一個對象比不一定會被回收。當(dāng)一個對象不可達(dá)GC Root時，這個對象并不會立馬被回收，而是出于一個死緩的階段，若要被真正的回收需要經(jīng)歷兩次標(biāo)記。

如果對象在可達(dá)性分析中沒有與GC Root的引用鏈，那么此時就會被第一次標(biāo)記并且進(jìn)行一次篩選，篩選的條件是是否有必要執(zhí)行finalize()方法。當(dāng)對象沒有覆蓋finalize()方法或者已被虛擬機調(diào)用過，那么就認(rèn)為是沒必要的。

如果該對象有必要執(zhí)行finalize()方法，那么這個對象將會放在一個稱為F-Queue的對隊列中，虛擬機會觸發(fā)一個Finalize()線程去執(zhí)行，此線程是低優(yōu)先級的，并且虛擬機不會承諾一直等待它運行完，這是因為如果finalize()執(zhí)行緩慢或者發(fā)生了死鎖，那么就會造成F-Queue隊列一直等待，造成了內(nèi)存回收系統(tǒng)的崩潰。GC對處于F-Queue中的對象進(jìn)行第二次被標(biāo)記，這時，該對象將被移除”即將回收”集合，等待回收。

堆內(nèi)存分代策略以及意義

策略

Java虛擬機將堆內(nèi)存劃分為新生代、老年戰(zhàn)和永久代，永久代是HotSpaot 虛擬機特有的概念，它采用永久代的方式來實現(xiàn)方法區(qū),其他的虛擬機實現(xiàn)沒有這一概念,而且HotSpot也有取消永久代的趨勢，在JDK 1.7中HotSpot已經(jīng)開始了“去永久化”，把原本放在永久代的字符串常量池移出。永久代主要存放常量、類信息、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)（移植到方法區(qū)），與垃圾回收關(guān)系不大，新生代和老年代是垃圾回收的主要區(qū)域。

新生代（Young）

新生成的對象優(yōu)先存放在新生代中,新生代對象朝生夕死，存活率很低,在新生代中，常規(guī)應(yīng)用進(jìn)行一次垃圾收集-般可以回收70% ~ 95%的空間，回收效率很高。

老年代(OldGenerationn)

在新生代中經(jīng)歷了多次(具體看虛擬機配置的閥值)GC后仍然存活下來的對象會進(jìn)入老年代中。老年代中的對象生命周期較長，存活率比較高,在老年代中進(jìn)行GC的頻率相對而言較低，而且回收的速度也比較慢。

永久代(PermanentGenerationn)

永久代存儲類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，對這一區(qū)域而言，Java虛擬機規(guī)范指出可以不進(jìn)行垃圾收集，一般而言不會進(jìn)行垃圾回收。

Jdk1.6及之前： 有永久代, 常量池1.6在方法區(qū)。  Jdk1.7： 有永久代，但已經(jīng)逐步“去永久代”，常量池1.7在堆。  Jdk1.8及之后： 無永久代，常量池1.8在元空間。而元空間是直接存在內(nèi)存中，不在java虛擬機中的，因此元空間依賴于內(nèi)存大小。當(dāng)然你也可以自定義元空間大小。

意義

有了內(nèi)存分代，新創(chuàng)建的對象會在新生代中分配內(nèi)存,經(jīng)過多次回收仍然存活下來的對象存放在老年代中，靜態(tài)屬性、類信息等存放在永久代中，新生代中的對象存活時間短，只需要在新生代區(qū)域中頻繁進(jìn)行GC,老年代中對象生命周期長，內(nèi)存回收的頻率相對較低,不需要頻繁進(jìn)行回收，永久代中回收效果太差, 一般不進(jìn)行垃圾回收，還可以根據(jù)不同年代的特點，采用不同的垃圾收集算法。分代垃圾收集大大提升了垃圾收集效率，這些都是JVM分代的好處。

垃圾回收算法

1.復(fù)制算法

復(fù)制算法將可用內(nèi)存按容量劃分為相等的兩部分，然后每次只使用其中的一塊，當(dāng)一塊內(nèi)存用完時，就將還存活的對象復(fù)制到第二塊內(nèi)存上，然后一次性清楚完第一塊內(nèi)存，再將第二塊上的對象復(fù)制到第一塊。但是這種方式，內(nèi)存的代價太高，每次基本上都要浪費一半的內(nèi)存。

2.標(biāo)記清除算法

是JVM垃圾回收算法中最古老的一個，該算法共分成兩個階段，第一階段從引用根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用的對象，第二階段遍歷整個堆，清除未被標(biāo)記的對象。該算法的缺點是需要暫停整個應(yīng)用，并且在回收以后未使用的空間是不連續(xù)，即內(nèi)存碎片，會影響到存儲。

3.標(biāo)記整理算法

此算法結(jié)合了標(biāo)記-清楚算法和復(fù)制算法的優(yōu)點，也分為兩個階段，第一階段從引用根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用的對象，第二階段遍歷整個堆，在回收不存活的對象占用的空間后，會將所有的存活對象往左端空閑空間移動，并更新對應(yīng)的指針。標(biāo)記-整理算法是在標(biāo)記-清除算法的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了對象的移動，因此成本更高，但是卻解決了內(nèi)存碎片的問題，按順序排放，同時解決了復(fù)制算法所需內(nèi)存空間過大的問題。

4.分代收集

分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。它的核心思想是根據(jù)對象存活的生命周期將內(nèi)存劃分為若干個不同的區(qū)域。一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），在堆區(qū)之外還有一個代就是永久代（Permanet Generation）。老年代的特點是每次垃圾收集時只有少量對象需要被回收，而新生代的特點是每次垃圾回收時都有大量的對象需要被回收，那么就可以根據(jù)不同代的特點采取最適合的收集算法。

a.年輕代回收算法（核心其實就是復(fù)制算法）

HotSpot將新生代劃分為三塊，-塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，默認(rèn)比例為8: 1: 1。劃分的目的是因為HotSpot采用復(fù)制算法來回收新生代，設(shè)置這個比例是為了充分利用內(nèi)存空間，減少浪費。新生成的對象在Eden區(qū)分配(大對象除外，大對象直接進(jìn)入老年代) ,當(dāng)Eden區(qū)沒有足夠的空間進(jìn)行分配時,虛擬機將發(fā)起一次Minor GC。GC開始時,對象只會存在于Eden區(qū)和From Survivor區(qū)，To Survivor區(qū)是空的(作為保留區(qū)域)。

GC進(jìn)行時，Eden區(qū)中所有存活的對象都會被復(fù)制到To Survivor區(qū),而在FromSurvivor區(qū)中,仍存活的對象會根據(jù)它們的年齡值決定去向，年齡值達(dá)到閥值(默認(rèn)為15 ,新生代中的對象每熬過一輪垃圾回收年齡值就加1 ,GC分代年齡存儲在對象的header中)的對象會被移到老年代中,沒有達(dá)到閥值的對象會被復(fù)制到To Survivor區(qū)。

接著清空Eden區(qū)和From Survivor區(qū)，新生代中存活的對象都在To Survivor區(qū)。接著, From Survivor區(qū)和To Survivor區(qū)會交換它們的角色，也就是新的To Survivor區(qū)就是上次GC清空的FromSurvivor區(qū)，新的From Survivor區(qū)就是.上次GC的To Survivor區(qū)，總之，不管怎樣都會保證To Survivor區(qū)在一輪GC后是空的（其實這就是分代收集算法中的年輕代回收算法，稍后我們會看到）。

GC時當(dāng)To Survivor區(qū)沒有足夠的空間存放上一次新生代收集下來的存活對象時，需要依賴?yán)夏甏M(jìn)行分配擔(dān)保，將這些對象存放在老年代中。

b.老年代回收算法（回收主要以標(biāo)記-整理為主）

1)在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對象，就會被放到年老代中。因此，可以認(rèn)為年老代中存放的都是一些生命周期較長的對象。

2)內(nèi)存比新生代也大很多(大概比例是1:2)，當(dāng)老年代內(nèi)存滿時觸發(fā)Major GC即Full GC，F(xiàn)ull GC發(fā)生頻率比較低，老年代對象存活時間比較長，存活率標(biāo)記高。

c. 持久代（Permanent Generation）的回收算法

用于存放靜態(tài)文件，如Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate 等，在這種時候需要設(shè)置一個比較大的持久代空間來存放這些運行過程中新增的類。在該區(qū)內(nèi)很少發(fā)生垃圾回收，但是并不代表不發(fā)生GC，在這里進(jìn)行的GC主要是對持久代里的常量池和對類型的卸載。

條件：

1)該類所有的實例都已經(jīng)被回收，即Java堆中不存在該類的任何實例；

2)加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收；

3)該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。

虛擬機可以對滿足上述3個條件的無用類進(jìn)行回收，此處僅僅是“可以”，而并不是和對象一樣，不使用了就必然回收！

到此，相信大家對“JVM的垃圾回收算法工作原理”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)建站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！

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