Java語(yǔ)言的垃圾回收機(jī)制以及垃圾回收常用算法

本篇內(nèi)容介紹了“Java語(yǔ)言的垃圾回收機(jī)制以及垃圾回收常用算法”的有關(guān)知識(shí)，在實(shí)際案例的操作過(guò)程中，不少人都會(huì)遇到這樣的困境，接下來(lái)就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

Java語(yǔ)言的垃圾回收

為了讓程序員更專注于代碼的實(shí)現(xiàn)，而不用過(guò)多的考慮內(nèi)存釋放的問(wèn)題，所以，在Java語(yǔ)言中，有了自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制，也就是我們熟悉的GC。
有了垃圾回收機(jī)制后，程序員只需要關(guān)心內(nèi)存的申請(qǐng)即可，內(nèi)存的釋放由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別完成。
換句話說(shuō)，自動(dòng)的垃圾回收的算法就會(huì)變得非常重要了，如果因?yàn)樗惴ǖ牟缓侠恚瑢?dǎo)致內(nèi)存資源一直沒(méi)有釋放，同樣也可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出的。
當(dāng)然，除了Java語(yǔ)言，C#、Python等語(yǔ)言也都有自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制。

Java的垃圾回收常用算法

引用計(jì)數(shù)法

原理

假設(shè)有一個(gè)對(duì)象A，任何一個(gè)對(duì)象對(duì)A的引用，那么對(duì)象A的引用計(jì)數(shù)器+1，當(dāng)引用失敗時(shí)，對(duì)象A的引用計(jì)數(shù)器就-1，如果對(duì)象A的計(jì)數(shù)器的值為0，就說(shuō)明對(duì)象A沒(méi)有引用了，可以被回收。

優(yōu)劣分析

1. 優(yōu)勢(shì)
   實(shí)時(shí)性較高，無(wú)需等到內(nèi)存不夠的時(shí)候，才開(kāi)始回收，運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的計(jì)數(shù)器是否為0，就可以直接回收。
   在垃圾回收過(guò)程中，應(yīng)用無(wú)需掛起。如果申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，內(nèi)存不足，則立刻報(bào)
   outofmember 錯(cuò)誤。
   區(qū)域性，更新對(duì)象的計(jì)數(shù)器時(shí)，只是影響到該對(duì)象，不會(huì)掃描全部對(duì)象。

2. 劣勢(shì)
   每次對(duì)象被引用時(shí)，都需要去更新計(jì)數(shù)器，有一點(diǎn)時(shí)間開(kāi)銷。
   浪費(fèi)CPU資源，即使內(nèi)存夠用，仍然在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)器的統(tǒng)計(jì)。
   無(wú)法解決循環(huán)引用問(wèn)題。（最大的缺點(diǎn)）
   循環(huán)問(wèn)題演示：

  
    
  
  
  
class TestA {    public TestB b ;}class TestB{    public TestA a;}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        TestA a = new TestA();        TestB b = new TestB();        a.b = b;        b.a = a;        a = null;        b = null;//     雖然被設(shè)置為null，但是a與b之間依舊存在著循環(huán)引用的問(wèn)題    }}
  
    
  
  
  

標(biāo)記-清除算法

原理

標(biāo)記清除算法，是將垃圾回收分為2個(gè)階段，分別是標(biāo)記和清除。
標(biāo)記：從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始標(biāo)記引用的對(duì)象。
清除：未被標(biāo)記引用的對(duì)象就是垃圾對(duì)象，可以被清理。

初始狀態(tài)下，所有的目標(biāo)對(duì)象都是為0（未被標(biāo)記）
待jvm出現(xiàn)有效內(nèi)存耗盡，就會(huì)掛起線程，執(zhí)行GC線程，進(jìn)行標(biāo)記

從根節(jié)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記到最后，然后回收未被標(biāo)記的對(duì)象。
清理完畢之后掛起gc線程，重新執(zhí)行原先被掛起的線程。
而被標(biāo)記的對(duì)象會(huì)被重新置0；

優(yōu)劣分析

1. 優(yōu)勢(shì)
   很明顯的解決了循環(huán)應(yīng)用導(dǎo)致的不能被回收的問(wèn)題

2. 缺點(diǎn)
   缺點(diǎn)也很明顯
   效率較低，標(biāo)記和清除兩個(gè)動(dòng)作都需要遍歷所有的對(duì)象，并且在GC時(shí)，需要停止應(yīng)用程序，對(duì)于交互性要求比較高的應(yīng)用而言這個(gè)體驗(yàn)是非常差的。
   通過(guò)標(biāo)記清除算法清理出來(lái)的內(nèi)存，碎片化較為嚴(yán)重，因?yàn)楸换厥盏膶?duì)象可能存在于內(nèi)存的各個(gè)角落，所以清理出來(lái)的內(nèi)存是不連貫的

標(biāo)記-壓縮算法

原理

標(biāo)記壓縮算法是在標(biāo)記清除算法的基礎(chǔ)之上，做了優(yōu)化改進(jìn)的算法。和標(biāo)記清除算法一樣，也是從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)對(duì)象的引用進(jìn)行標(biāo)記，在清理階段，并不是簡(jiǎn)單的清理未標(biāo)記的對(duì)象，而是將存活的對(duì)象壓縮到內(nèi)存的一端，然后清理邊界以外的垃圾，從而解決了碎片化的問(wèn)題。

優(yōu)劣分析

1. 優(yōu)點(diǎn)
   在標(biāo)記清除算法的基礎(chǔ)上解決了產(chǎn)生碎片的問(wèn)題

2. 缺點(diǎn)
   算法多出一步壓縮，所以在性能上也會(huì)有所影響

復(fù)制算法

原理

復(fù)制算法的核心就是：將原有的內(nèi)存空間一分為二，每次只用其中的一塊，在垃圾回收時(shí)，將正在使用的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存空間中，然后將該內(nèi)存空間清空，交換兩個(gè)內(nèi)存的角色，完成垃圾的回收。
典型的復(fù)制算法的落地實(shí)現(xiàn)就是：jvm中堆內(nèi)存的年輕代的gc策略（具體可以看我jvm系列的博客的內(nèi)存模型的那一部分內(nèi)容）

1. 在GC開(kāi)始的時(shí)候，對(duì)象只會(huì)存在于Eden區(qū)和名為“From”的Survivor區(qū)，Survivor 區(qū)“To”是空的。

2. 緊接著進(jìn)行GC，Eden區(qū)中所有存活的對(duì)象都會(huì)被復(fù)制到“To”，而在“From”區(qū)中仍存活的對(duì)象會(huì)根據(jù)他們的年齡值來(lái)決定去向。年齡達(dá)到一定值(年齡閾值，可以通過(guò)- XX:MaxTenuringThreshold來(lái)設(shè)置)的對(duì)象會(huì)被移動(dòng)到年老代中，沒(méi)有達(dá)到閾值的對(duì)象會(huì)被復(fù)制到“To”區(qū)域。

3. 經(jīng)過(guò)這次GC后，Eden區(qū)和From區(qū)已經(jīng)被清空。這個(gè)時(shí)候，“From”和“To”會(huì)交他們的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎樣，都會(huì)保證名為T(mén)o的Survivor區(qū)域是空的。

4. GC會(huì)一直重復(fù)這樣的過(guò)程，直到“To”區(qū)被填滿，“To”區(qū)被填滿之后，會(huì)將所有象移動(dòng)到年老代中。

優(yōu)劣分析

1. 優(yōu)勢(shì)
   在垃圾對(duì)象多的情況下，效率較高
   清理后，內(nèi)存無(wú)碎片

2. 劣勢(shì)
   在垃圾對(duì)象少的情況下，不適用，如：老年代內(nèi)存
   分配的2塊內(nèi)存空間，在同一個(gè)時(shí)刻，只能使用一半，內(nèi)存使用率僅有50%

分代算法

前面介紹了多種回收算法，每一種算法都有自己的優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，誰(shuí)都不能替代誰(shuí)，所以根據(jù)垃圾回收對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，才是明智的選擇。
分代算法其實(shí)就是這樣的，根據(jù)回收對(duì)象的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，在jvm中，年輕代適合使用復(fù)制算法，老年代適合使用標(biāo)記清除或標(biāo)記壓縮算法。

“Java語(yǔ)言的垃圾回收機(jī)制以及垃圾回收常用算法”的內(nèi)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(guān)的知識(shí)可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實(shí)用文章！