垃圾回收算法

1.垃圾对象判定标准

1.1 引用计数法

给对象加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时计数器值就加1 ,当引用失效时,计数器值就减1,任何时刻计数器为0的对象就不可能再被使用。

优点:效率高,大部分情况下都是一个不错的算法(Java虚拟机没有采用)

缺点:很难解决对象之间的相互循环引用的问题,比如 A 引用 B 对象中 b,B引用 A中心a ,将A或者B 重置为Null, 并不能将计数器置为0 ,这时候就无法进行gc 操作。

1.2可达性分析算法

主流商用语言(Java,C#)的主流实现中,都是通过可达性分析来判断对象是否存活。基本思路是通过一系列的成为"GC Roots"的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索所有走过的路径成为引用链,当一个对象到GC Roots这个对象不可打时(就死从GC Roots到这个对象不可达),则证明没有任何引用链项链,则证明对象是不可用的。在Java语言中,可作为GCDRoots 的对象包括下面几种

  • 虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中引用的对象
  • 方法区中静态属性引用的对象。
  • 方法区中常量引用的对象
  • 本地方法中JNI引用的对象(即一般会说的native方法)

2.生存还是死亡?

即使对象在可达分析算法中不可达,也并非是“非死不可”的,这时候他们暂时处于“缓刑”阶段,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程:

如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那它将会被第一次标记并且进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方式或者finalize()方法已经被虚拟机调用过时,虚拟机将这两种情况都视为“没必要执行”

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法,那么这份对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列中,并在稍后有一个虚拟机自动简历的、地优先级的Finalizer线程去执行它,这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法,但并不诚若会等待他允许结束,这样做的原因是,如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢,或者发生了死循环(更极端的情况),将可能会导致F-Queue对象中其他对象永久处于等待,甚至导致整个内存回收系统崩溃。finalzie()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后GC将对F-Queue中的对象进行二次小规模的标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己—只要重新与引用链上的任何一个对象建立见习接,譬如把自己(this关键字)复制给某个类变量或者对象的成员变量,那在第二次标记时将被移除“即将回收”的集合,如果对象在这时候还没有逃脱,那基本上它就真的被回收了。

3.垃圾回收算法

3.1.标记-清除(Mark-Sweep)

首先标记出需要回收的对象,在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
优点:算法相对简单,存活对象比较多的情况下效率较高

不足:需要扫描两遍
(效率偏低,容易产生碎片)标记和清除两个过程的效率都不高,另外标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片,空间碎片太多可能会导致以后在程序运行过程中需要分配较大对象时,无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾手机动作。

3.2 复制算法(copying) 需补充(eden,survivor,tenured)

将内存划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活的对象复制到另一块上面,然后再把已使用过的内存空间清理掉。这样使得每次都是堆整个半区进行内存回收,内存分配时也就不需要考虑内存碎片等复杂情况,只要移动堆顶指针,按顺序完成分配内存即可,实现简单,运行高效。

优点:只扫描一次,效率提高了,没有碎片,适用与存活对象比较少的场景

不足:(空间浪费,移动复制对象需要调整对象引用)这种算法的代价是将内存缩小为了原来的一半,未免太高了点

3.3 标记-整理(Mark-Compact)

根据老年代的特点,标记过程仍与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接堆可回收对象进行整理,而是让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界一边的内存。

优点:不会产生碎片,方便对象分配,不会产生内存减半问题

缺点:扫描两次,需要移动对象,效率偏低

3.4 分代收集算法(Generational Collection)

当前商业虚拟机的垃圾手机都采用 分代收集算法,这种算法并没有新的思想,只是根据对象存活周期的不同,将内存划分为几块。一般是把java堆分为新生代和老年代,这样就可以根据各自年代的特点采用最合适的收集算法。在新生代中,每次垃圾收集时都发现有大量对象死去,只有少量存活,那就选用复制算法,只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间堆它进行分配担保??,就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收。

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