GC 的實(shí)現(xiàn)原理

當(dāng)一個(gè)對(duì)象不再被引用的時(shí)候,內(nèi)存回收它占領(lǐng)的空間介衔,以便空間被后來的新對(duì)象使用宏粤。除了釋放沒用的對(duì)象脚翘,垃圾收集也可以清除內(nèi)存記錄碎片。

1绍哎、 引用計(jì)數(shù)法(Reference Counting Collector)

引用計(jì)數(shù)法是唯一沒有使用根集的垃圾回收的法来农,該算法使用引用計(jì)數(shù)器來區(qū)分存活對(duì)象和不再使用的對(duì)象。一般來說崇堰,堆中的每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)引用計(jì)數(shù)器沃于。當(dāng)每一次創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并賦給一個(gè)變量時(shí)涩咖,引用計(jì)數(shù)器置為1。當(dāng)對(duì)象被賦給任意變量時(shí)繁莹,引用計(jì)數(shù)器每次加1當(dāng)對(duì)象出了作用域后(該對(duì)象丟棄不再使用)檩互,引用計(jì)數(shù)器減1,一旦引用計(jì)數(shù)器為0咨演,對(duì)象就滿足了垃圾收集的條件闸昨。

基于引用計(jì)數(shù)器的垃圾收集器運(yùn)行較快,不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間中斷程序執(zhí)行薄风,適宜地必須 實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序饵较。但引用計(jì)數(shù)器增加了程序執(zhí)行的開銷,因?yàn)槊看螌?duì)象賦給新的變量遭赂,計(jì)數(shù)器加1循诉,而每次現(xiàn)有對(duì)象出了作用域生,計(jì)數(shù)器減1撇他。

ps:用根集的方法(既有向圖的方法)進(jìn)行內(nèi)存對(duì)象管理茄猫,可以消除循環(huán)引用的問題.就是說如果有三個(gè)對(duì)象相互引用,只要他們和根集是不可達(dá)的困肩,gc也是可以回收他們.根集的方法精度很高划纽,但是效率低.計(jì)數(shù)器法精度低(無法處理循環(huán)引用),但是執(zhí)行效率高.

2僻弹、tracing算法(Tracing Collector)

tracing算法是為了解決引用計(jì)數(shù)法的問題而提出阿浓,它使用了根集的概念√U溃基于tracing算法的垃圾收集器從根集開始掃描芭毙,識(shí)別出哪些對(duì)象可達(dá),哪些對(duì)象不可達(dá)卸耘,并用某種方式標(biāo)記可達(dá)對(duì)象退敦,例如對(duì)每個(gè)可達(dá)對(duì)象設(shè)置一個(gè)或多個(gè)位。在掃描識(shí)別過程中蚣抗,基于tracing算法的垃圾收集也稱為標(biāo)記和清除 (mark-and-sweep)垃圾收集器侈百。

3、compacting算法(Compacting Collector)

為了解決堆碎片問題翰铡,基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想钝域,在清除的過程中,算法將所有的對(duì)象移到堆的一端锭魔,堆的另一端就變成了一個(gè)相鄰的空閑內(nèi)存區(qū)例证,收集器會(huì)對(duì)它移動(dòng)的所有對(duì)象的所有引用進(jìn)行更新,使得這些引用在新的位置能識(shí)別原來 的對(duì)象迷捧。在基于Compacting 算法的收集器的實(shí)現(xiàn)中织咧,一般增加句柄和句柄表胀葱。

4、copying算法(Coping Collector)

該算法的提出是為了克服句柄的開銷和解決堆碎片的垃圾回收笙蒙。

將內(nèi)存分為兩個(gè)區(qū)域(from space和to space)抵屿。所有的對(duì)象分配內(nèi)存都分配到from space。在清理非活動(dòng)對(duì)象階段捅位,把所有標(biāo)志為活動(dòng)的對(duì)象轧葛,copy到to space,之后清楚from space空間绿渣。然后互換from sapce和to space的身份朝群。既原先的from space變成to sapce,原先的to space變成from space中符。每次清理,重復(fù)上述過程誉帅。

優(yōu)點(diǎn):copy算法不理會(huì)非活動(dòng)對(duì)象淀散,copy數(shù)量?jī)H僅取決為活動(dòng)對(duì)象的數(shù)量。并且在copy的同時(shí)蚜锨,整理了heap空間档插,即,to space的空間使用始終是連續(xù)的亚再,內(nèi)存使用效率得到提高郭膛。

缺點(diǎn):劃分from space和to space,內(nèi)存的使用率是1/2氛悬。收集器必須復(fù)制所有的活動(dòng)對(duì)象则剃,這增加了程序等待時(shí)間。

5如捅、generation算法(Generational Collector)

來自IBM的一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):98%的java對(duì)象棍现,在創(chuàng)建之后不久就變成了非活動(dòng)對(duì)象;只有2%的對(duì)象镜遣,會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間一直處于活動(dòng)狀態(tài)己肮。

(1)young generation

年輕代分三個(gè)區(qū)。一個(gè)Eden區(qū)悲关,兩個(gè)Survivor區(qū)谎僻。大部分對(duì)象在 Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時(shí)寓辱,還存活的對(duì)象將被復(fù)制到Survivor區(qū)(兩個(gè)中的一個(gè))艘绍,當(dāng)這個(gè)Survivor區(qū)滿時(shí),此區(qū)的存活對(duì)象將被復(fù)制到另外一個(gè)Survivor區(qū)讶舰,當(dāng)這個(gè)Survivor區(qū)也滿了的時(shí)候鞍盗,從第一個(gè)Survivor區(qū)復(fù)制過來的并且此時(shí)還存活的對(duì)象需了,將被復(fù)制到tenured generation。需要注意般甲,Survivor的兩個(gè)區(qū)是對(duì)稱的肋乍,沒先后關(guān)系,所以同一個(gè)區(qū)中可能同時(shí)存在從Eden復(fù)制過來對(duì)象敷存,和從前一個(gè)Survivor復(fù)制過來的對(duì)象墓造,而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個(gè)Survivor去過來的對(duì)象。而且锚烦,Survivor區(qū)總有一個(gè)是空的觅闽。

young generation的gc稱為minor gc。經(jīng)過數(shù)次minor gc涮俄,依舊存活的對(duì)象蛉拙,將被移出young generation,移到tenured generation

(2)tenured generation

生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象彻亲,歸入到tenured generation孕锄。一般是經(jīng)過多次minor gc,還 依舊存活的對(duì)象苞尝,將移入到tenured generation畸肆。(當(dāng)然,在minor gc中如果存活的對(duì)象的超過survivor的容量宙址,放不下的對(duì)象會(huì)直接移入到tenured generation)

tenured generation的gc稱為major gc轴脐,就是通常說的full gc。

采用compactiion算法抡砂。由于tenured generaion區(qū)域比較大大咱,而且通常對(duì)象生命周期都比較長(zhǎng),compaction需要一定時(shí)間舀患。所以這部分的gc時(shí)間比較長(zhǎng)徽级。

minor gc可能引發(fā)full gc。當(dāng)eden+from space的空間大于tenured generation區(qū)的剩余空間時(shí)聊浅,會(huì)引發(fā)full gc餐抢。這是悲觀算法,要確保eden+from space的對(duì)象如果都存活低匙,必須有足夠的tenured generation空間存放這些對(duì)象旷痕。

(3)permanent generation

該區(qū)域比較穩(wěn)定,主要用于存放classloader信息顽冶,比如類信息和method信息欺抗。

對(duì)于spring hibernate這些需要?jiǎng)討B(tài)類型支持的框架,這個(gè)區(qū)域需要足夠的空間强重。(這部分空間應(yīng)該存在于方法區(qū)而不是heap中)绞呈。

6贸人、adaptive算法(Adaptive Collector)

在特定的情況下,一些垃圾收集算法會(huì)優(yōu)于其它算法佃声∫罩牵基于Adaptive算法的垃圾收集器就是監(jiān)控當(dāng)前堆的使用情況,并將選擇適當(dāng)算法的垃圾收集器圾亏。

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