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Java垃圾回收機(jī)制算法詳解

更新時(shí)間：2020年08月03日 12:03:06 作者：YY2748

這篇文章主要介紹了Java垃圾回收機(jī)制算法詳解，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

概述

Java GC（Garbage Collection，垃圾回收）機(jī)制，是Java與C++/C的主要區(qū)別之一，作為Java開(kāi)發(fā)者，一般不需要專門(mén)編寫(xiě)內(nèi)存回收和垃圾清理代碼，對(duì)內(nèi)存泄露和溢出的問(wèn)題，也不需要像C程序員那樣戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢。這是因?yàn)樵贘ava虛擬機(jī)中，存在自動(dòng)內(nèi)存管理和垃圾清掃機(jī)制。概括地說(shuō)，該機(jī)制對(duì)JVM中的內(nèi)存進(jìn)行標(biāo)記，并確定哪些內(nèi)存需要回收，根據(jù)一定的回收策略，自動(dòng)的回收內(nèi)存，永不停息的保證JVM中的內(nèi)存空間，防止出現(xiàn)內(nèi)存泄露和溢出問(wèn)題。
在真實(shí)工作中的項(xiàng)目中，時(shí)不時(shí)的會(huì)發(fā)生內(nèi)存溢出、內(nèi)存泄露的問(wèn)題，這也是不可避免Bug，這些潛在的Bug在某些時(shí)候會(huì)影響到項(xiàng)目的正常運(yùn)行，如果你的項(xiàng)目沒(méi)有合理的進(jìn)行業(yè)務(wù)內(nèi)存分配，將會(huì)直接影響到的項(xiàng)目的并發(fā)處理，當(dāng)垃圾收集成為系統(tǒng)達(dá)到更高并發(fā)量的瓶頸時(shí)，我們就需要對(duì)這些“自動(dòng)化”的技術(shù)實(shí)施必要的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，而了解GC實(shí)現(xiàn)機(jī)制則是我們一切監(jiān)控和調(diào)節(jié)的前提。

GC提供了幾種回收策略（回收算法）:

標(biāo)記清除法（Mark-Sweep）

標(biāo)記清楚法

從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記所有可達(dá)對(duì)象，其余沒(méi)標(biāo)記的即為垃圾對(duì)象，執(zhí)行清除。但回收后的空間是不連續(xù)的。從圖中可以很容易看出標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，但是有一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題就是容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致后續(xù)過(guò)程中需要為大對(duì)象分配空間時(shí)無(wú)法找到足夠的空間而提前觸發(fā)新的一次垃圾收集動(dòng)作。

復(fù)制算法（Copying）

復(fù)制算法

為了解決Mark-Sweep算法的缺陷，Copying算法就被提了出來(lái)。它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉，這樣一來(lái)就不容易出現(xiàn)內(nèi)存碎片的問(wèn)題。這種算法雖然實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效且不容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片，但是卻對(duì)內(nèi)存空間的使用做出了高昂的代價(jià)，因?yàn)槟軌蚴褂玫膬?nèi)存縮減到原來(lái)的一半。很顯然，Copying算法的效率跟存活對(duì)象的數(shù)目多少有很大的關(guān)系，如果存活對(duì)象很多，那么Copying算法的效率將會(huì)大大降低。

標(biāo)記壓縮法（Mark-Compact）

標(biāo)記壓縮法

標(biāo)記壓縮法適合用于老年代的算法（存活對(duì)象多于垃圾對(duì)象）。標(biāo)記后不復(fù)制，而是將存活對(duì)象壓縮到內(nèi)存的一端，然后清理邊界外的所有對(duì)象。標(biāo)記壓縮法缺點(diǎn):效率慢。并且移動(dòng)他的內(nèi)存空間會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生速度的影響。

分代收集法（Generational Collection）

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(duì)象存活的生命周期將內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的區(qū)域。一般情況下將堆區(qū)劃分為老年代（TenuredGeneration）和新生代（Young Generation），老年代的特點(diǎn)是每次垃圾收集時(shí)只有少量對(duì)象需要被回收，而新生代的特點(diǎn)是每次垃圾回收時(shí)都有大量的對(duì)象需要被回收，那么就可以根據(jù)不同代的特點(diǎn)采取最適合的收集算法。

目前大部分垃圾收集器對(duì)于新生代都采取Copying算法，因?yàn)樾律忻看卫厥斩家厥沾蟛糠謱?duì)象，也就是說(shuō)需要復(fù)制的操作次數(shù)較少，但是實(shí)際中并不是按照1：1的比例來(lái)劃分新生代的空間的，一般來(lái)說(shuō)是將新生代劃分為一塊較大的Eden空間（占8等份）和兩塊較小的Survivor空間（各占1等份），每次使用Eden空間和其中的一塊Survivor空間，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊Survivor空間中，然后清理掉Eden和剛才使用過(guò)的Survivor空間。而由于老年代的特點(diǎn)是每次回收都只回收少量對(duì)象，一般使用的是Mark-Compact算法。

注：新生代：新生代用于存放剛創(chuàng)建的對(duì)象以及年輕的對(duì)象
老年代：幸存對(duì)象經(jīng)過(guò)一定時(shí)間仍存在，進(jìn)入老年代(tenured)。
Java內(nèi)存模型：方法區(qū)（Method Area）、Java堆（Heap）、Java棧（VM Stack）、本地方法棧（Native Method Stack）、程序計(jì)數(shù)器（PC 寄存器）。

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