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主要内容:
1.1.5.1 对象存活判断
引用计数
每个对象有一个引用计数属性,新增一个引用时计数加 1,引用释放时计数减 1,计数为 0 时
可以回收。此方法简单,无法解决对象相互循环引用的问题。
可达性分析
从 GC Roots 开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有
任何引用链相连时,则证明此对象是不可用的。不可达对象。
在 Java 语言中,GC Roots 包括:
虚拟机栈中引用的对象。
方法区中类静态属性实体引用的对象。
方法区中常量引用的对象。
本地方法栈中 JNI 引用的对象。
1.1.5.2 垃圾收集算法
标记 -清除算法
“标记-清除”(Mark-Sweep)算法,如它的名字一样,算法分为“标记”和“清除”两个阶段:首
先标记出所有需要回收的对象,在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。之所以说它是
最基础的收集算法,是因为后续的收集算法都是基于这种思路并对其缺点进行改进而得到的。
它的主要缺点有两个:一个是效率问题,标记和清除过程的效率都不高;另外一个是空间问
题,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,当程序在以后
的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收
集动作。
复制算法
“复制”(Copying)的收集算法,它将可用内存按容量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,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已
使用过的内存空间一次清理掉。
这样使得每次都是对其中的一块进行内存回收,内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情
况,只要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。只是这种算法的代价
是将内存缩小为原来的一半,持续复制长生存期的对象则导致效率降低。
标记-整理算法
复制收集算法在对象存活率较高时就要执行较多的复制操作,效率将会变低。更关键的是,
如果不想浪费 50%的空间,就需要有额外的空间进行分配担保,以应对被使用的内存中所有
对象都 100%存活的极端情况,所以在老年代一般不能直接选用这种算法。
根据老年代的特点,有人提出了另外一种“标记-整理”(Mark-Compact)算法,标记过程仍然
与“标记-清除”算法一样,但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理,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以外的内存。
分代收集算法
GC 分代的基本假设:绝大部分对象的生命周期都非常短暂,存活时间短。
“分代收集”(Generational Collection)算法,把 Java 堆分为新生代和老年代,这样就可以根
据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中,每次垃圾收集时都发现有大批对象
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、没有额外空间对它进行分配担保,就必须使用“标记- 清理”或“标记-整理”算法来进行回收。
1.1.5.3 垃圾收集器
CMS 收集器
CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标
的收集器。目前很大一部分的 Java 应用都集中在互联网站或 B/S 系统的服务端
上,这类应用尤其重视服务的响应速度,希望系统停顿时间最短,以给用户带
来较好的体验。
从名字(包含“Mark Sweep”)上就可以看出 CMS 收集器是基于“标记-清除”算法实现的,它的
运作过程相对于前面几种收集器来说要更复杂一些,整个过程分为 4 个步骤,包括:
初始标记(CMS initial mark) 并发标记(CMS concurrent mark) 重新标记(CMS remark) 并发清除(CMS concurrent sweep)
其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要“Stop The World”。初始标记仅仅只是标记一下
GC Roots 能直接关联到的对象,速度很快,并发标记阶段就是进行 GC Roots Tracing 的过程,
而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间,因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那
一部分对象的标记记录,这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些,但远比并发
标记的时间短。
由于整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中,收集器线程都可以与用户线程一起
工作,所以总体上来说,CMS 收集器的内存回收过程是与用户线程一起并发地执行。老年代
收集器(新生代使用 ParNew)
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