怎么理解Java 垃圾回收機(jī)制

怎么理解Java 垃圾回收機(jī)制，針對(duì)這個(gè)問題，這篇文章詳細(xì)介紹了相對(duì)應(yīng)的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個(gè)問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

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），這樣就能更簡單快捷地分配新對(duì)象了。

為什么需要分代垃圾收集？

之前說過，逐一標(biāo)記和壓縮 Java 虛擬機(jī)里的所有對(duì)象非常低效：分配的對(duì)象越多，垃圾回收需時(shí)就越久。不過，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，大部分的對(duì)象，其實(shí)用沒多久就不用了。

來看個(gè)例子吧。（下圖中，豎軸代表已分配的字節(jié)，而橫軸代表程序運(yùn)行時(shí)間）

上圖可見，存活（沒被釋放）的對(duì)象隨運(yùn)行時(shí)間越來越少。而圖中左側(cè)的那些峰值，也表明了大部分對(duì)象其實(shí)都挺短命的。

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

現(xiàn)在你已經(jīng)理解了為什么堆被分成不同的代，現(xiàn)在是時(shí)候看看這些空間是如何相互作用的。 后面的圖片將介紹JVM中的對(duì)象分配和老化過程。

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。

 此幻燈片演示了 promotion。 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。

隨著較小的GC持續(xù)發(fā)生，物體將繼續(xù)被推廣到老一代空間。

所以這幾乎涵蓋了年輕一代的整個(gè)過程。 最終，將主要對(duì)老一代進(jìn)行GC，清理并最終壓縮該空間。

關(guān)于怎么理解Java 垃圾回收機(jī)制問題的解答就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道了解更多相關(guān)知識(shí)。