Java 垃圾回收機(jī)制

DoINsiSt 發(fā)布于2019-08-16 18:25 / 1246人閱讀

摘要：什么是自動(dòng)垃圾回收自動(dòng)垃圾回收是一種在堆內(nèi)存中找出哪些對(duì)象在被使用，還有哪些對(duì)象沒被使用，并且將后者刪掉的機(jī)制。本文接下來將介紹垃圾回收機(jī)制的基本過程。事件小型垃圾回收屬于一種叫的事件。還要注意，的的時(shí)長(zhǎng)受年老代垃圾回收器類型的影響。

什么是自動(dòng)垃圾回收？
自動(dòng)垃圾回收是一種在堆內(nèi)存中找出哪些對(duì)象在被使用，還有哪些對(duì)象沒被使用，并且將后者刪掉的機(jī)制。
所謂使用中的對(duì)象（已引用對(duì)象），指的是程序中有指針指向的對(duì)象；而未使用中的對(duì)象（未引用對(duì)象），則沒有被任何指針給指向，因此占用的內(nèi)存也可以被回收掉。
在用 C 之類的編程語言時(shí)，程序員需要自己手動(dòng)分配和釋放內(nèi)存。而 Java 不一樣，它有垃圾回收器，釋放內(nèi)存由回收器負(fù)責(zé)。本文接下來將介紹垃圾回收機(jī)制的基本過程。
第一步：標(biāo)記
垃圾回收的第一步是標(biāo)記。垃圾回收器此時(shí)會(huì)找出哪些內(nèi)存在使用中，還有哪些不是。

上圖中，藍(lán)色表示已引用對(duì)象，橙色表示未引用對(duì)象。垃圾回收器要檢查完所有的對(duì)象，才能知道哪些有被引用，哪些沒。如果系統(tǒng)里所有的對(duì)象都要檢查，那這一步可能會(huì)相當(dāng)耗時(shí)間。
第二步：清除
這一步會(huì)刪掉標(biāo)記出的未引用對(duì)象。

內(nèi)存分配器會(huì)保留指向可用內(nèi)存的引用，以供分配新對(duì)象。
壓縮
為了提升性能，刪除了未引用對(duì)象后，還可以將剩下的已引用對(duì)象放在一起（壓縮），這樣就能更簡(jiǎn)單快捷地分配新對(duì)象了。

JVM 分代
根據(jù)之前的規(guī)律，就可以用來提升 JVM 的效率了。方法是，把堆分成幾個(gè)部分（就是所謂的分代），分別是新生代、老年代，以及永生代。

新對(duì)象會(huì)被分配在新生代內(nèi)存。一旦新生代內(nèi)存滿了，就會(huì)開始對(duì)死掉的對(duì)象，進(jìn)行所謂的小型垃圾回收過程。一片新生代內(nèi)存里，死掉的越多，回收過程就越快；至于那些還活著的對(duì)象，此時(shí)就會(huì)老化，并最終老到進(jìn)入老年代內(nèi)存。
Stop the World 事件 —— 小型垃圾回收屬于一種叫 "Stop the World" 的事件。在這種事件發(fā)生時(shí)，所有的程序線程都要暫停，直到事件完成（比如這里就是完成了所有回收工作）為止。
老年代用來保存長(zhǎng)時(shí)間存活的對(duì)象。通常，設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)達(dá)到該年齡時(shí)，年輕代對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到老年代。最終老年代也會(huì)被回收。這個(gè)事件成為 Major GC。
Major GC 也會(huì)觸發(fā)STW（Stop the World）。通常，Major GC會(huì)慢很多，因?yàn)樗婕暗剿写婊顚?duì)象。所以，對(duì)于響應(yīng)性的應(yīng)用程序，應(yīng)該盡量避免Major GC。還要注意，Major GC的STW的時(shí)長(zhǎng)受年老代垃圾回收器類型的影響。
永久代包含JVM用于描述應(yīng)用程序中類和方法的元數(shù)據(jù)。永久代是由JVM在運(yùn)行時(shí)根據(jù)應(yīng)用程序使用的類來填充的。此外，Java SE類庫和方法也存儲(chǔ)在這里。
如果JVM發(fā)現(xiàn)某些類不再需要，并且其他類可能需要空間，則這些類可能會(huì)被回收。
世代垃圾收集過程
首先，將任何新對(duì)象分配給 eden 空間。兩個(gè) survivor 空間都是空的。

當(dāng) eden 空間填滿時(shí)，會(huì)觸發(fā)輕微的垃圾收集。

引用的對(duì)象被移動(dòng)到第一個(gè) survivor 空間。清除 eden 空間時(shí)，將刪除未引用的對(duì)象。

在下一次Minor GC中，Eden區(qū)也會(huì)做同樣的操作。刪除未被引用的對(duì)象，并將被引用的對(duì)象移動(dòng)到Survivor區(qū)。然而，這里，他們被移動(dòng)到了第二個(gè)Survivor區(qū)（S1）。
此外，第一個(gè)Survivor區(qū)（S0）中，在上一次Minor GC幸存的對(duì)象，會(huì)增加年齡，并被移動(dòng)到S1中。待所有幸存對(duì)象都被移動(dòng)到S1后，S0和Eden區(qū)都會(huì)被清空。注意，Survivor區(qū)中有了不同年齡的對(duì)象。

在下一次Minor GC中，會(huì)重復(fù)同樣的操作。不過，這一次Survivor區(qū)會(huì)交換。被引用的對(duì)象移動(dòng)到S0,。幸存的對(duì)象增加年齡。Eden區(qū)和S1被清空。

在較小的GC之后，當(dāng)老化的物體達(dá)到一定的年齡閾值（在該示例中為8）時(shí)，它們從年輕一代晉升到老一代。