GC算法與四種引用有哪些

本篇內容介紹了“GC算法與四種引用有哪些”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

GC算法

常見的GC算法包括：

• 引用計數(shù)法

• 標記清除法

• 復制算法

• 標記壓縮法

• 分代算法

• 分區(qū)算法

 引用計數(shù)法

實現(xiàn)原理：

• 對于一個對象A

• 只要有任何一個對象引用A，A的引用計數(shù)器就加1

• 引用失效時，引用計數(shù)器就減1

• 只要對象A的引用計數(shù)器的值為0，對象A就不會再被使用，等待被回收

缺點：

• 無法處理循環(huán)引用，比如A引用B，B引用A，但是并沒有其他對象引用兩者，此時A和B的引用計數(shù)都不為0，這樣就無法被回收

• 引用計數(shù)器要求每次引用產生和消除的時候，伴隨一個加法操作和一個減法操作，對系統(tǒng)性能會有一定的影響

由于引用計數(shù)法上述的缺點，Java中并未采用作為GC算法。

 標記清除法

標記清除法將垃圾回收分為兩個階段：

• 標記階段：通過根節(jié)點標記所有從根節(jié)點開始的可達對象，未被標記的就是垃圾對象

• 清除階段：清除所有未被標記的對象

標記階段：

清除后：

缺點很明顯，就是回收后的空間是不連續(xù)的，工作效率會低于連續(xù)的內存空間。

 復制算法

核心思想：

• 內存空間分為相等的兩塊

• 每次只使用其中一塊

• 回收的時候將存活對象移到另一塊中，然后清除正在使用的內存塊中所有對象

• 交換兩個內存塊的角色

優(yōu)點是回收后的內存空間是沒有碎片的，而缺點是如果存在大量的對象，需要花費大量的時間復制，并且內存只有原來的一半。

比如下圖中的A、B兩塊相同的內存空間，A在垃圾回收的時候，將存活對象復制到B中，B在復制后保持連續(xù)：

復制完成后，A會被清空，并將B設置為當前使用的空間。

在Java的新生代串行垃圾回收器中，使用了復制算法，新生代分為eden區(qū)、from區(qū)以及to區(qū)。其中from和to區(qū)是兩塊內存相同的空間，也叫survivor區(qū)，也就是幸存者空間。在垃圾回收的時候，eden區(qū)以及from區(qū)存活的對象會被復制到to區(qū)，然后清空from區(qū)與eden區(qū)，接著from和to區(qū)的角色將會交換，也就是下一次垃圾回收的時候，會從原來的to區(qū)（新的from區(qū)）復制到原來的from區(qū)（新的to區(qū)）。

 標記壓縮法

標記壓縮法是一種老年代算法，在標記清除法的基礎上做了一些優(yōu)化，和標記清除法一樣，首先也需要從根節(jié)點開始，對所有可達對象做一次標記，然后將所有存活對象壓縮到內存的一端，接著清理邊界外的所有空間，圖示如下：

標記壓縮法的優(yōu)點是可以避免碎片的產生，又不需要兩塊相同的內存空間。

 分代算法

分代算法并不是一種具體的垃圾回收算法，分代算法其實是一種根據(jù)每塊內存空間的特點使用不同回收算法以提高效率的算法。比如：

• 在新生代中：會有大量的新建對象很快被回收，因此新生代比較適合使用復制算法

• 在老年代中：采用標記壓縮法或標記清除法

 分區(qū)算法

分區(qū)算法將整個堆空間劃分成連續(xù)的不同小區(qū)間，每個小區(qū)間都獨立使用，獨立回收，如圖所示：

3 四種引用

Java里面提供了4個級別的引用：

• 強引用

• 軟引用

• 弱引用

• 虛引用

下面分別來看一下。

 強引用

強引用就是代碼中一般使用的引用類型，強引用的對象是可觸及的，不會被回收，比如：

StringBuffer str = new StringBuffer("a");

如果上面的代碼運行在方法體內，那么局部變量str會被分配在棧上，而對象StringBuffer實例會被分配在堆上，str指向的是StringBuffer實例所在的堆空間，通過str可以操作該實例，str就是StringBuffer實例的強引用。

又比如執(zhí)行了以下代碼：

StringBuffer str1 = str;

那么str1也會指向str指向的對象，也就是它們都指向同一個StringBuffer實例，此時str1==str的值為真，因為兩個指向的是同一個堆空間地址。

強引用的特點如下：

• 可以直接訪問目標對象

• 強引用指向的對象不會被系統(tǒng)回收，JVM寧愿拋出OOM也不會回收強引用指向的對象

• 強引用可能會導致內存泄漏

 軟引用

軟引用是被強引用弱一點的引用類型，如果一個對象只持有軟引用，那么當堆空間不足的時候，就會被回收，軟引用可以使用SoftReference類實現(xiàn)，比如下面的代碼：

public static void main(String[] args){
    Byte[] b = new Byte[1024*1024*8];
    SoftReference<Byte[]> softReference = new SoftReference<>(b);
    b = null;
    System.out.println(softReference.get());
    System.gc();
    System.out.println("After GC");
    System.out.println(softReference.get());
    b = new Byte[1024*1024*8];
    System.gc();
    System.out.println(softReference.get());
}

在OpenJDK 11.0.10上，加上-Xmx40m的輸出如下：

[Ljava.lang.Byte;@1fbc7afb
After GC
[Ljava.lang.Byte;@1fbc7afb
null

可以看到，當垃圾回收的時候，未必會回收軟引用對象，但當內存緊張時，會回收軟引用對象。

 弱引用

弱引用是比軟引用弱的引用類型，在垃圾回收的時候，只要發(fā)現(xiàn)弱引用，不管系統(tǒng)空間使用情況如何，都會將對象進行回收。但是由于垃圾回收器的線程通常優(yōu)先級不高，并不一定能很快發(fā)現(xiàn)弱引用對象，這種情況下弱引用對象可以存在較長時間。弱引用例子如下：

public static void main(String[] args){
    Byte[] b = new Byte[1024*1024*8];
    WeakReference<Byte[]> softReference = new WeakReference<>(b);
    b = null;
    System.out.println(softReference.get());
    System.gc();
    System.out.println("After GC");
    System.out.println(softReference.get());
}

輸出（-Xmx40m）：

[Ljava.lang.Byte;@1fbc7afb
After GC
null

可以看到在GC后，弱引用對象會被立即回收。

軟引用、弱引用的一個常見使用場景是保存可有可無的緩存數(shù)據(jù)，當系統(tǒng)內存不足時，這些內存數(shù)據(jù)會被回收，不會導致OOM，而內存充足時，這些緩存數(shù)據(jù)又可以存在相當長的時間，從而起到讓系統(tǒng)加速的作用。

 虛引用

虛引用是所有引用類型中最弱的一個，一個持有虛引用的對象和沒有引用幾乎是一樣的，隨時都可能被垃圾回收器回收。另外，試圖使用虛引用的get()方法獲取強引用的時候，總是會失敗，并且虛引用需要和引用隊列一起使用，作用在與跟蹤垃圾回收過程。

public static void main(String[] args) throws Exception {
    ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<>();
    PhantomReference<String> reference = new PhantomReference<>(new String("test"),queue);
    System.out.println(reference.get());
}

輸出結果：

null

“GC算法與四種引用有哪些”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！