发布于 2018-01-12 09:54:49 | 34 次阅读 | 评论: 0 | 来源: 网友投递

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Java程序设计语言

java 是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言,是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台(即JavaEE(j2ee), JavaME(j2me), JavaSE(j2se))的总称。


下面小编就为大家带来一篇老生常谈Java虚拟机垃圾回收机制(必看篇)。小编觉得挺不错的,现在就分享给大家,也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧

在Java虚拟机中,对象和数组的内存都是在堆中分配的,垃圾收集器主要回收的内存就是再堆内存中。如果在Java程序运行过程中,动态创建的对象或者数组没有及时得到回收,持续积累,最终堆内存就会被占满,导致OOM。

JVM提供了一种垃圾回收机制,简称GC机制。通过GC机制,能够在运行过程中将堆中的垃圾对象不断回收,从而保证程序的正常运行。

垃圾对象的判定

我们都知道,所谓“垃圾”对象,就是指我们在程序的运行过程中不再有用的对象,即不再存活的对象。那么怎么来判断堆中的对象是“垃圾”、不再存活的对象呢?

引用计数法

每个对象都有一个引用计数的属性,用来保存该对象被引用的次数。当引用次数为0时,就意味着该对象没有被引用了,也就不会在使用这个对象了,可以判定为垃圾对象。但是,这种方式有一个很大的Bug,就是无法解决对象间相互引用或者循环引用的问题:当两个对象相互引用,他们两个和其他任何对象也没有引用关系,它俩的引用次数都不为0,因此不会被回收,但实际上这两个对象已经不再有用了。

可达性分析(根搜索法)

为了避免使用引用计数法带来的问题,Java采用了可达性分析法来判断垃圾对象。

这种方式可以将所有对象的引用关系想象成一棵树,从树的根节点GC Root遍历所有引用的对象,树的节点就为可达对象,其他没有处于节点的对象则为不可达对象。

那么什么样的对象可以作为GC的根节点呢?

虚拟机栈(帧栈中的本地变量表)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

本地方法栈中JNI引用的对象

引用状态

垃圾回收机制,不管采用是引用计数法,还是可达性分析法,都与对象的引用有关,Java中存在四种引用状态:

强引用 - 我们使用的大部分引用实际上都是强引用,这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,就表示它处于可达状态,垃圾回收器绝不会回收它,即便系统内存非常紧张,Java虚拟机宁愿抛出 OutOfMemoryError 错误,使程序异常终止,也不会回收被强引用所引用的对象。因此,强引用是造成Java内存泄露的主要原因之一。

软引用 - 一个对象只具有软引用,如果内存空间足够,垃圾回收器就不会回收它,如果内存空间不足了,就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它,该对象就可以被程序使用。

弱引用 - 一个对象只具有弱引用,那就类似于是可有可无的。弱引用和软引用很像,但弱引用的引用级别更低。弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。

虚引用 - 一个对象仅持有虚引用,那么它就和没有任何引用一样,在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动,我们平常一般不会使用。

垃圾回收算法

通过可达性分析算法能够判定哪些对象是需要回收的了,那么回收具体需要怎样去执行呢?

标记-清除算法

首先需要标记可以回收的对象内存,然后在对回收的内存进行清除。

标记-清除算法(回收前)

标记-清除算法(回收后)

但是这样的话,随着程序的运行,会不断分配释放内存,在堆中会产生很多的不连续的空闲内存区,即内存碎片。这样即使有足够多的空闲内存,也不一定能分配出足够大的内存,并且可能会造成频繁的GC,影响效率,甚至OOM。

标记-整理算法

和标记-清除算法不同的是,标记-整理算法在标记后不直接清理可回收内存,而是将存活对象都移动到一端,然后清除掉可回收内存。

标记-整理算法(回收前)

标记-整理算法(回收后)

这样做的好处就是不会产生内存碎片。

复制算法

复制算法需要先将内存分为两块,先在其中一块内存上分配内存,当这块内存被分配完后,则执行垃圾回收,然后把存活对象全部复制到另一块内存上,第一块内存则全部清空。

复制算法(回收前)

复制算法(回收后)

这种算法不会产生内存碎片,但是相当于只能使用一半的内存空间。同时,复制算法和存活对象的数量有关,如果存活对象的数量多,那么复制算法的效率会大大降低。

分代收集算法

在Java虚拟机中,对象的生命周期有长有短,大部分对象的生命周期很短,只有少部分的对象才会在内存中存留较长时间,因此可以依据对象生命周期的长短将它们放在不同的区域。在采用分代收集算法的Java虚拟机堆中,一般分为三个区域,用来分别储存这三类对象:

新生代 - 刚创建的对象,在代码运行时一般都会持续不断地创建新的对象,这些新创建的对象有很多是局部变量,很快就会变成垃圾对象。这些对象被放在一块称为新生代的内存区域。新生代的特点是垃圾对象多,存活对象少。

老年代 - 一些对象很早被创建了,经历了多次GC也没有被回收,而是一直存活下来。这些对象被放在一块称为老年代的区域。老年代的特点是存活对象多,垃圾对象少。

永久代 - 一些伴随虚拟机生命周期永久存在的对象,比如一些静态对象,常量等。这些对象被放在一块称为永久代的区域。永久代的特点是这些对象一般不需要垃圾回收,会在虚拟机运行过程中一直存活。(在Java1.7之前,方法区中存储的是永久代对象,Java1.7方法区的永久代对象移到了堆中,而在Java1.8永久代已经从堆中移除了,这块内存给了元空间。)

分代收集算法也就根据新生代和老年代来进行垃圾回收的。

对于新生代区域,每次GC都会有很多垃圾对象被回收,只有少量存活。因此采用复制回收算法,GC时把剩余很少的存活对象复制过去即可。

在新生代区域中,并不是按照1:1的比例来进行复制回收,而是按照8:1:1的比例分为了Eden、SurvivorA、SurvivorB三个区域。其中Eden意为伊甸园,形容有很多新生对象在里面创建;Survivor区则为幸存者,即经历GC后仍然存活下来的对象。

Eden区对外提供堆内存。当Eden区快要满了,则进行Minor GC(新生代GC),把存活对象放入SurvivorA区,清空Eden区;

Eden区被清空后,继续对外提供堆内存;

当Eden区再次被填满,此时对Eden区和SurvivorA区同时进行Minor GC(新生代GC),把存活对象放入SurvivorB区,此时同时清空Eden区和SurvivorA区;

Eden区继续对外提供堆内存,并重复上述过程,即在 Eden 区填满后,把Eden区和某个Survivor区的存活对象放到另一个Survivor区;

当某个Survivor区被填满,且仍有对象未被复制完毕时,或者某些对象在反复Survive 15次左右时,则把这部分剩余对象放到老年代区域;当老年区也被填满时,进行Major GC(老年代GC),对老年代区域进行垃圾回收。

老年代区域对象一般存活周期较长,每次GC时,存活的对象比较多,因此采用标记-整理算法,GC时移动少量存活对象,不会产生内存碎片。

触发GC的类型

Java虚拟机会把每次触发GC的信息打印出来,可以根据日志来分析触发GC的原因。

GC_FOR_MALLOC:表示是在堆上分配对象时内存不足触发的GC。

GC_CONCURRENT:当我们应用程序的堆内存达到一定量,或者可以理解为快要满的时候,系统会自动触发GC操作来释放内存。

GC_EXPpCIT:表示是应用程序调用System.gc、VMRuntime.gc接口或者收到SIGUSR1信号时触发的GC。

GC_BEFORE_OOM:表示是在准备抛OOM异常之前进行的最后努力而触发的GC。

以上这篇老生常谈Java虚拟机垃圾回收机制(必看篇)就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持PHPERZ。



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