java中堆和垃圾回收機(jī)制的介紹

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)java中堆和垃圾回收機(jī)制的介紹，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

堆通常是一個(gè)可以被看做一棵樹(shù)的數(shù)組對(duì)象。堆中某個(gè)節(jié)點(diǎn)的值總是不大于或不小于其父節(jié)點(diǎn)的值；堆總是一棵完全二叉樹(shù)。將根節(jié)點(diǎn)最大的堆叫做最大堆或大根堆，根節(jié)點(diǎn)最小的堆叫做最小堆或小根堆。常見(jiàn)的堆有二叉堆、斐波那契堆等。堆是非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于一維數(shù)組，有兩個(gè)直接后繼。

堆又叫做 “GC堆，"由于現(xiàn)在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代，比例是1：2；再細(xì)致一點(diǎn)新生代內(nèi)部又劃分為Eden區(qū)、Survivor區(qū)，比例為8：1。

下圖顯示了堆的結(jié)構(gòu):

對(duì)象在堆中內(nèi)存的分配是有嚴(yán)格規(guī)定的，策略為：

• 對(duì)象優(yōu)先在新生代Eden區(qū)分配內(nèi)存；

• 大對(duì)象直接進(jìn)老年代，主要是長(zhǎng)字符串和數(shù)組這些需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象；

• 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代。Eden區(qū)內(nèi)存不夠時(shí)，JVM發(fā)起一次MinorGC，對(duì)象的年齡加一，默認(rèn)對(duì)象年齡到15時(shí)進(jìn)入老年代；

• 動(dòng)態(tài)年齡判定。相同年齡所有對(duì)象大小的總和大于 Survivor 空間的一半，大于等于該年齡的對(duì)象進(jìn)入老年代

新生代 GC指Minor GC，在新生代的進(jìn)行垃圾回收，頻繁且快。 老年代 GC（Major GC/Full GC）在老年代進(jìn)行垃圾回收，通常伴隨著至少一次的minor gc。速度慢。Full GC在如下幾種情況下都會(huì)被觸發(fā)：

1. 老年代空間不足；

2. 方法區(qū)空間不足；

3. 調(diào)用System.gc(),建議JVM進(jìn)行full gc；

4. 長(zhǎng)期存活的對(duì)象轉(zhuǎn)入老年代，空間不足；

5. 沒(méi)有足夠的連續(xù)空間分配給大對(duì)象；

6. 新生代垃圾回收存活的對(duì)象太多，S1放不下，老年代擔(dān)保空間不足，擔(dān)保空間指的是老年代最大可用的連續(xù)空間是否大于新生代所有對(duì)象總空間。

堆里面幾乎放了所有的對(duì)象，那我們?cè)趺粗肋@些對(duì)象是否還有用呢？JVM提供了兩種方法來(lái)判定：

• 引用計(jì)數(shù)法：給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每次被引用，計(jì)數(shù)器值加一，引用失效，計(jì)數(shù)器值減一，當(dāng)引用數(shù)為0時(shí)，表示對(duì)象不存活。引用計(jì)數(shù)法無(wú)法解決循環(huán)引用問(wèn)題，周志朋老師書(shū)里面有詳細(xì)的例子，也是比較容易理解的。

• 可達(dá)性分析法：以 ”GC Roots“對(duì)象為起始點(diǎn)，就像是樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)，向下搜索，搜索走過(guò)的路徑稱為引用鏈，如果一個(gè)對(duì)象到 GC Roots起始點(diǎn)沒(méi)有引用鏈，則此對(duì)象不可達(dá)，是需要被回收的。GC Roots是指虛擬機(jī)棧引用的對(duì)象，本地方法棧引用的對(duì)象，方法區(qū)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象，方法區(qū)常量引用的對(duì)象。

上面提到了引用，對(duì)象的存活都和引用有關(guān)，引用類型又分為強(qiáng)引用，軟引用，弱引用，虛引用。

• 強(qiáng)引用，new出來(lái)的對(duì)象，垃圾回收器絕不會(huì)回收它；

• 軟引用，在系統(tǒng)將要發(fā)生OMM前會(huì)回收這些對(duì)象的內(nèi)存；

• 弱引用，垃圾收集器工作時(shí)只要發(fā)現(xiàn)，馬上回收；

• 虛引用，形同虛設(shè)，任何時(shí)候都可能被回收。

實(shí)際上可達(dá)性分析法判定的不可達(dá)對(duì)象不會(huì)馬上回收，對(duì)象真正被回收需要經(jīng)過(guò)兩次標(biāo)記。第一次標(biāo)記就是被判定為不可達(dá)對(duì)象，然后進(jìn)行一次篩選，篩選條件是此對(duì)象是否有必要執(zhí)行finalize()方法。如果沒(méi)有重寫(xiě)finalize()方法或者finalize()方法已經(jīng)被虛擬機(jī)調(diào)用過(guò)，finalize()方法只會(huì)被系統(tǒng)調(diào)用一次。這兩種情況都是”沒(méi)有必要執(zhí)行的“。如果有必要，這個(gè)對(duì)象會(huì)被放在F-Quene隊(duì)列中，由虛擬機(jī)自動(dòng)建立的低優(yōu)先級(jí)的Finalizer線程去執(zhí)行finalize()方法。這期間GC會(huì)對(duì)F-Quene中的對(duì)象進(jìn)行第二次小規(guī)模標(biāo)記，如果對(duì)象依然沒(méi)有被引用，那就會(huì)被回收，沒(méi)有被篩選的對(duì)象不一定被回收。

我們已經(jīng)知道對(duì)象什么時(shí)候被回收了，那如何回收呢？介紹四種最常用的垃圾回收算法：

• 標(biāo)記-清除：先標(biāo)記需清除的對(duì)象，統(tǒng)一回收----效率不高，會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的碎片；

• 復(fù)制算法：將內(nèi)存分塊，每次只使用一塊，使用完后，將存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊上；

• 標(biāo)記整理：先標(biāo)記存活對(duì)象，然后讓所有存活對(duì)象向一端移動(dòng)，直接清理端邊界以外的內(nèi)存；

• 分代算法，堆分隊(duì)新生代和老年代，新生代每次收集都會(huì)有大量的對(duì)象死去，選擇復(fù)制算法。老年代存活率比較高，且沒(méi)有額外空間進(jìn)行分配擔(dān)保，選擇標(biāo)記清除或者標(biāo)記整理算法。

垃圾收集算法是一種內(nèi)存回收的思想，具體的實(shí)現(xiàn)是垃圾收集器。簡(jiǎn)要介紹下常用的垃圾收集器：

• serial串行收集器。單線程，垃圾回收的時(shí)候，必須暫停其他工作。新生復(fù)制，老年標(biāo)記整理。簡(jiǎn)單高效；

• ParNew 收集器。serial的多線程版本；

• Parallel Scavenge 收集器,復(fù)制算法的多線程收集器。注重吞吐量，cpu運(yùn)行代碼時(shí)間/cpu耗時(shí)總時(shí)間。新生復(fù)制，老年標(biāo)記整理；

• Serial Old 收集器，老年代版本；

• Parallel Old 收集器，Parallel Scavenge老年代版本；

• CMS 收集器，注重最短時(shí)間停頓。并發(fā)收集器，垃圾收集線程與用戶線程（基本上）同時(shí)工作。 標(biāo)記清除算法

關(guān)于java中堆和垃圾回收機(jī)制的介紹就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。