本教程是為了理解基本的Java垃圾回收以及它是如何工作的。這是垃圾回收教程系列的第二部分。希望你已經(jīng)讀過(guò)了第一部分：《簡(jiǎn)單介紹Java垃圾回收機(jī)制》。

Java垃圾回收是一項(xiàng)自動(dòng)化的過(guò)程，用來(lái)管理程序所使用的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存。通過(guò)這一自動(dòng)化過(guò)程，JVM解除了程序員在程序中分配和釋放內(nèi)存資源的開(kāi)銷。

啟動(dòng)Java垃圾回收

作為一個(gè)自動(dòng)的過(guò)程，程序員不需要在代碼中顯示地啟動(dòng)垃圾回收過(guò)程。System.gc()和Runtime.gc()用來(lái)請(qǐng)求JVM啟動(dòng)垃圾回收。

雖然這個(gè)請(qǐng)求機(jī)制提供給程序員一個(gè)啟動(dòng)GC過(guò)程的機(jī)會(huì)，但是啟動(dòng)由JVM負(fù)責(zé)。JVM可以拒絕這個(gè)請(qǐng)求，所以并不保證這些調(diào)用都將執(zhí)行垃圾回收。啟動(dòng)時(shí)機(jī)的選擇由JVM決定，并且取決于堆內(nèi)存中Eden區(qū)是否可用。JVM將這個(gè)選擇留給了Java規(guī)范的實(shí)現(xiàn)，不同實(shí)現(xiàn)具體使用的算法不盡相同。

毋庸置疑，我們知道垃圾回收過(guò)程是不能被強(qiáng)制執(zhí)行的。我剛剛發(fā)現(xiàn)了一個(gè)調(diào)用System.gc()有意義的場(chǎng)景。通過(guò)這篇文章了解一下適合調(diào)用System.gc()這種極端情況。

Java垃圾回收過(guò)程

垃圾回收是一種回收無(wú)用內(nèi)存空間并使其對(duì)未來(lái)實(shí)例可用的過(guò)程。

Eden區(qū)：當(dāng)一個(gè)實(shí)例被創(chuàng)建了，首先會(huì)被存儲(chǔ)在堆內(nèi)存年輕代的Eden區(qū)中。

注意：如果你不能理解這些詞匯，我建議你閱讀這篇垃圾回收介紹，這篇教程詳細(xì)地介紹了內(nèi)存模型、JVM架構(gòu)以及這些術(shù)語(yǔ)。

Survivor區(qū)（S0和S1）：作為年輕代GC（MinorGC）周期的一部分，存活的對(duì)象（仍然被引用的）從Eden區(qū)被移動(dòng)到Survivor區(qū)的S0中。類似的，垃圾回收器會(huì)掃描S0然后將存活的實(shí)例移動(dòng)到S1中。

（譯注：此處不應(yīng)該是Eden和S0中存活的都移到S1么，為什么會(huì)先移到S0再?gòu)腟0移到S1？）

死亡的實(shí)例（不再被引用）被標(biāo)記為垃圾回收。根據(jù)垃圾回收器（有四種常用的垃圾回收器，將在下一教程中介紹它們）選擇的不同，要么被標(biāo)記的實(shí)例都會(huì)不停地從內(nèi)存中移除，要么回收過(guò)程會(huì)在一個(gè)單獨(dú)的進(jìn)程中完成。

老年代：老年代（Oldortenuredgeneration）是堆內(nèi)存中的第二塊邏輯區(qū)。當(dāng)垃圾回收器執(zhí)行MinorGC周期時(shí)，在S1Survivor區(qū)中的存活實(shí)例將會(huì)被晉升到老年代，而未被引用的對(duì)象被標(biāo)記為回收。

老年代GC（MajorGC）：相對(duì)于Java垃圾回收過(guò)程，老年代是實(shí)例生命周期的最后階段。MajorGC掃描老年代的垃圾回收過(guò)程。如果實(shí)例不再被引用，那么它們會(huì)被標(biāo)記為回收，否則它們會(huì)繼續(xù)留在老年代中。

內(nèi)存碎片：一旦實(shí)例從堆內(nèi)存中被刪除，其位置就會(huì)變空并且可用于未來(lái)實(shí)例的分配。這些空出的空間將會(huì)使整個(gè)內(nèi)存區(qū)域碎片化。為了實(shí)例的快速分配，需要進(jìn)行碎片整理?；诶厥掌鞯牟煌x擇，回收的內(nèi)存區(qū)域要么被不停地被整理，要么在一個(gè)單獨(dú)的GC進(jìn)程中完成。

垃圾回收中實(shí)例的終結(jié)

在釋放一個(gè)實(shí)例和回收內(nèi)存空間之前，Java垃圾回收器會(huì)調(diào)用實(shí)例各自的finalize()方法，從而該實(shí)例有機(jī)會(huì)釋放所持有的資源。雖然可以保證finalize()會(huì)在回收內(nèi)存空間之前被調(diào)用，但是沒(méi)有指定的順序和時(shí)間。多個(gè)實(shí)例間的順序是無(wú)法被預(yù)知，甚至可能會(huì)并行發(fā)生。程序不應(yīng)該預(yù)先調(diào)整實(shí)例之間的順序并使用finalize()方法回收資源。

任何在finalize過(guò)程中未被捕獲的異常會(huì)自動(dòng)被忽略，然后該實(shí)例的finalize過(guò)程被取消。

JVM規(guī)范中并沒(méi)有討論關(guān)于弱引用的垃圾回收機(jī)制，也沒(méi)有很明確的要求。具體的實(shí)現(xiàn)都由實(shí)現(xiàn)方?jīng)Q定。

垃圾回收是由一個(gè)守護(hù)線程完成的。

對(duì)象什么時(shí)候符合垃圾回收的條件？

所有實(shí)例都沒(méi)有活動(dòng)線程訪問(wèn)。

沒(méi)有被其他任何實(shí)例訪問(wèn)的循環(huán)引用實(shí)例。

Java中有不同的引用類型。判斷實(shí)例是否符合垃圾收集的條件都依賴于它的引用類型。

在編譯過(guò)程中作為一種優(yōu)化技術(shù)，Java 編譯器能選擇給實(shí)例賦 null 值，從而標(biāo)記實(shí)例為可回收。

class Animal {
  public static void main(String[] args) {
    Animal lion = new Animal();
    System.out.println("Main is completed.");
  }
 
  protected void finalize() {
    System.out.println("Rest in Peace!");
  }
}

在上面的類中，lion對(duì)象在實(shí)例化行后從未被使用過(guò)。因此Java編譯器作為一種優(yōu)化措施可以直接在實(shí)例化行后賦值lion=null。因此，即使在SOP輸出之前，finalize函數(shù)也能夠打印出'RestinPeace!'。我們不能證明這確定會(huì)發(fā)生，因?yàn)樗蕾嘕VM的實(shí)現(xiàn)方式和運(yùn)行時(shí)使用的內(nèi)存。然而，我們還能學(xué)習(xí)到一點(diǎn)：如果編譯器看到該實(shí)例在未來(lái)再也不會(huì)被引用，能夠選擇并提早釋放實(shí)例空間。

關(guān)于對(duì)象什么時(shí)候符合垃圾回收有一個(gè)更好的例子。實(shí)例的所有屬性能被存儲(chǔ)在寄存器中，隨后寄存器將被訪問(wèn)并讀取內(nèi)容。無(wú)一例外，這些值將被寫(xiě)回到實(shí)例中。雖然這些值在將來(lái)能被使用，這個(gè)實(shí)例仍然能被標(biāo)記為符合垃圾回收。這是一個(gè)很經(jīng)典的例子，不是嗎？

當(dāng)被賦值為null時(shí)，這是很簡(jiǎn)單的一個(gè)符合垃圾回收的示例。當(dāng)然，復(fù)雜的情況可以像上面的幾點(diǎn)。這是由JVM實(shí)現(xiàn)者所做的選擇。目的是留下盡可能小的內(nèi)存占用，加快響應(yīng)速度，提高吞吐量。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，JVM的實(shí)現(xiàn)者可以選擇一個(gè)更好的方案或算法在垃圾回收過(guò)程中回收內(nèi)存空間。

當(dāng)finalize()方法被調(diào)用時(shí)，JVM會(huì)釋放該線程上的所有同步鎖。

GCScope示例程序

Class GCScope {
	GCScope t;
	static int i = 1;
	public static void main(String args[]) {
		GCScope t1 = new GCScope();
		GCScope t2 = new GCScope();
		GCScope t3 = new GCScope();
		// No Object Is Eligible for GC
		t1.t = t2;
		// No Object Is Eligible for GC
		t2.t = t3;
		// No Object Is Eligible for GC
		t3.t = t1;
		// No Object Is Eligible for GC
		t1 = null;
		// No Object Is Eligible for GC (t3.t still has a reference to t1)
		t2 = null;
		// No Object Is Eligible for GC (t3.t.t still has a reference to t2)
		t3 = null;
		// All the 3 Object Is Eligible for GC (None of them have a reference.
		// only the variable t of the objects are referring each other in a
		// rounded fashion forming the Island of objects with out any external
		// reference)
	}
	protected void finalize() {
		System.out.println("Garbage collected from object" + i);
		i++;
	}
	class GCScope {
		GCScope t;
		static int i = 1;
		public static void main(String args[]) {
			GCScope t1 = new GCScope();
			GCScope t2 = new GCScope();
			GCScope t3 = new GCScope();
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC
			t1.t = t2;
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC
			t2.t = t3;
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC
			t3.t = t1;
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC
			t1 = null;
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC (t3.t 仍然有一個(gè)到 t1 的引用)
			t2 = null;
			// 沒(méi)有對(duì)象符合GC (t3.t.t 仍然有一個(gè)到 t2 的引用)
			t3 = null;
			// 所有三個(gè)對(duì)象都符合GC (它們中沒(méi)有一個(gè)擁有引用。
			// 只有各對(duì)象的變量 t 還指向了彼此，
			// 形成了一個(gè)由對(duì)象組成的環(huán)形的島，而沒(méi)有任何外部的引用。)
		}
		protected void finalize() {
			System.out.println("Garbage collected from object" + i);
			i++;
		}

GC OutOfMemoryError 的示例程序

GC并不保證內(nèi)存溢出問(wèn)題的安全性，粗心寫(xiě)下的代碼會(huì)導(dǎo)致 OutOfMemoryError。

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class GC {
	public static void main(String[] main) {
		List l = new LinkedList();
		// Enter infinite loop which will add a String to the list: l on each
		// iteration.
		do {
			l.add(new String("Hello, World"));
		}
		while (true);
	}
}

輸出：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  at java.util.LinkedList.linkLast(LinkedList.java:142)
  at java.util.LinkedList.add(LinkedList.java:338)
  at com.javapapers.java.GCScope.main(GCScope.java:12)

總結(jié)

以上就是本文關(guān)于淺談Java垃圾回收的實(shí)現(xiàn)過(guò)程的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。感興趣的朋友可以繼續(xù)參閱本站其他相關(guān)專題，如有不足之處，歡迎留言指出。感謝朋友們對(duì)本站的支持！

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