java垃圾收集器與內(nèi)存分配策略是什么

這篇文章主要講解了“java垃圾收集器與內(nèi)存分配策略是什么”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“java垃圾收集器與內(nèi)存分配策略是什么”吧！

    java虛擬機(jī)一個(gè)老生常談的問題就是垃圾回收和內(nèi)存分配。java虛擬機(jī)內(nèi)存的自動(dòng)化管理最終歸結(jié)為自動(dòng)的解決兩個(gè)問題：給對(duì)象分配內(nèi)存，以及回收分配給對(duì)象的內(nèi)存。

    先說回收分配給對(duì)象的內(nèi)存吧，其中最重要也就輸入無(wú)用對(duì)象的收集了，其實(shí)也就兩步走，收集-釋放。收集有涉及到垃圾收集算法，下面具體講一下。

判定對(duì)象是否需要被回收的算法

    垃圾收集算法的核心當(dāng)然是判定當(dāng)前對(duì)象是否已無(wú)用，然后才開始收集?！渡钊肜斫鈐ava虛擬機(jī)》中將了兩種收集算法。一種為引用計(jì)數(shù)算法，一種為可達(dá)性分析算法。

一.引用計(jì)數(shù)算法：

    給對(duì)象中添加一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，對(duì)象被調(diào)用一次，計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)對(duì)象的引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器減1.當(dāng)計(jì)數(shù)器為0 時(shí)則表示對(duì)象可能已經(jīng)無(wú)用需要被回收。

拓展兩點(diǎn)：

    1.當(dāng)對(duì)象被new出來的時(shí)候，如果沒有使用它，是會(huì)被回收的，也就是說創(chuàng)建初始時(shí)，計(jì)數(shù)器為0。

    2.當(dāng)對(duì)象引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器減1。我記得當(dāng)時(shí)被面試問到對(duì)象引用怎么失效的，怎么判斷?，F(xiàn)在想想當(dāng)使用失效應(yīng)該不是我們控制的，當(dāng)對(duì)應(yīng)被引用之后，過一段時(shí)間，這個(gè)引用就會(huì)自動(dòng)失效吧。（這里是個(gè)人理解，有錯(cuò)誤望指正?。?/em>

    雖然引用計(jì)數(shù)算法很簡(jiǎn)單明了，但是有一個(gè)嚴(yán)重的問題就是循環(huán)引用的對(duì)象無(wú)法被回收。類似下面這種：

ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();
ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();
      objA.instance = objB;
      objB.instance = objA;

所以出現(xiàn)了另一種垃圾收集的算法。

二.可達(dá)性分析算法：

    算法的基本思想是，通過一系列的“GC Roots ”的對(duì)象作為起點(diǎn)，通過這些起點(diǎn)能找到的對(duì)象則說明該對(duì)象是存活的，如果通過所有的起點(diǎn)都不能達(dá)到該對(duì)象，則說明該對(duì)象可能是無(wú)用的，會(huì)被回收。

    主流的虛擬機(jī)都是通過可達(dá)性分析算法來判定對(duì)象是否要被回收的。

下面給大家看一個(gè)例子證明java虛擬機(jī)是通過可達(dá)性分析算法來判斷的。

package chapter.three;


//Debug Configuration:
//-verbose:gc: -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8public class ReferenceCountingGC {  public Object instance = null;  private static final int _1MB = 1024 * 1024;  private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];  public static void testGC()  {      ReferenceCountingGC objA = new ReferenceCountingGC();      ReferenceCountingGC objB = new ReferenceCountingGC();       System.out.println("第一次");      objA.instance = objB;      objB.instance = objA;      System.out.println(objA);      System.out.println(objB);      objA = null;      objB = null;      System.gc();      try {    Thread.sleep(5000);  } catch (InterruptedException e) {    e.printStackTrace();  }   System.out.println("第二次");      objA.instance = objB;      objB.instance = objA;      System.out.println(objA);      System.out.println(objB);  }  public static void main(String[] args)  {      testGC();  }}

    objA 和objB是相互引用的，如果是采用計(jì)數(shù)器的算法，兩次輸出應(yīng)該是一樣的，如果是采用可達(dá)性分析的算法，第二次會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)閮蓚€(gè)對(duì)象被回收了，這樣操作兩個(gè)對(duì)象會(huì)報(bào)錯(cuò)找不到。運(yùn)行結(jié)果。

第一次chapter.three.ReferenceCountingGC@15db9742chapter.three.ReferenceCountingGC@6d06d69c第二次Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException  at chapter.three.ReferenceCountingGC.testGC(ReferenceCountingGC.java:34)  at chapter.three.ReferenceCountingGC.main(ReferenceCountingGC.java:43)

    拓展講一點(diǎn)吧，其實(shí)這個(gè)不是很重要，了解一下

    另外書中還講了一點(diǎn)，哪些不可達(dá)的對(duì)象，也不一定就會(huì)被回收，并沒有直接判死刑，而是判的緩刑，有一次自救的機(jī)會(huì)。也就是說，所有的“GC Roots”根節(jié)點(diǎn)都無(wú)法到該對(duì)象時(shí)，該對(duì)象會(huì)被標(biāo)記一次，并對(duì)其進(jìn)行一次篩選。篩選的條件是改對(duì)象有沒有重寫finalize()方法，如果沒有重寫，那么該對(duì)象就會(huì)被判死刑，會(huì)被回收。如果該對(duì)象有重寫finalize()方法，就會(huì)執(zhí)行這個(gè)方法，對(duì)象可以在這個(gè)方法中自救。但是這個(gè)方法只會(huì)條用一次，也就是說第二次如果還是不可達(dá)還是會(huì)被回收掉。不知道大家有沒有理解，下面看一個(gè)例子

package chapter.three;public class FinalizeEscapeGC {  public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK=null;  public void isAlive(){    System.out.println("yes,i am still alive...");  }  @Override  protected void finalize() throws Throwable {    super.finalize();    System.out.println("finalize method executed !");    FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK=this;  }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    SAVE_HOOK=new FinalizeEscapeGC();    System.out.println("first:");    SAVE_HOOK=null;    System.gc();    Thread.sleep(500);    if(SAVE_HOOK !=null){      SAVE_HOOK.isAlive();    }else {      System.out.println("no,i am dead...");    }    System.out.println("second:");    SAVE_HOOK=null;    System.gc();    Thread.sleep(500);    if(SAVE_HOOK !=null){      SAVE_HOOK.isAlive();    }else {      System.out.println("no,i am dead...");    }  }}
結(jié)果first:finalize method executed !yes,i am still alive...second:no,i am dead...

    但是書中建議我們最好不要這么做，因?yàn)閒inalize()能做的，try-finally語(yǔ)句或者其他的語(yǔ)句就能做，，且做的更好，所以我這也是簡(jiǎn)單的提一下。

垃圾收集算法

    有4種，標(biāo)記-清除算法，復(fù)制算法，標(biāo)記整理算法，分代收集算法。其實(shí)也就三種，以為分代收集算就是不同場(chǎng)景使用前面的三種方法。

1. 標(biāo)記清除算法 ：就是先將需要回收的內(nèi)存標(biāo)記，然后清除掉。這種算法思路簡(jiǎn)單，但是會(huì)造成內(nèi)存分布零散，存儲(chǔ)大文件會(huì)導(dǎo)致觸發(fā)一次GC.

2. 復(fù)制算法：是將內(nèi)存按照容量劃分成大小相等的兩塊，每次都只使用其中的一塊，其中一塊內(nèi)存使用完了，就會(huì)統(tǒng)計(jì)出這塊內(nèi)存中存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊內(nèi)存中，并且清理當(dāng)前快，這樣循環(huán)使用。但是這樣的缺點(diǎn)就是導(dǎo)師內(nèi)存使用率太低，總有一半的內(nèi)存在閑置狀態(tài)。

3. 標(biāo)記整理的算法，標(biāo)記整理算法也是先將需要回收的內(nèi)存進(jìn)行整理，然后并不是直接清理掉，而是將存活的對(duì)象向前移動(dòng)，保存內(nèi)存的前面都是存活的對(duì)象，然后清理掉回收的對(duì)象。這樣做的解決了標(biāo)記清除算法導(dǎo)致的內(nèi)存可用空間分布的太散的問題，但是這樣做的缺點(diǎn)就是效率低下。

4. 分代收集算法：是把java堆分為老年代，新生代。新生代中對(duì)象存活時(shí)間普遍短使用復(fù)制的算法，老年代對(duì)象周期較長(zhǎng)，采用標(biāo)記整理算法或者標(biāo)記清除算法。

垃圾收集器

    上面的算法部分都是回收的理論，現(xiàn)在垃圾收集器則是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)啦，虛擬機(jī)中存在很多的收集器，并且這些收集器是配合使用的，各種收集器有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，下圖是HotSpot虛擬機(jī)中使用的垃圾收集器，以及這些收集器之間哪些是可以搭配只用的。

1. serial收集器：是一個(gè)單線程收集器，只有一個(gè)cpu或者一條收集線程去進(jìn)行收集，而且更重要的是在收集線程在進(jìn)行垃圾收集的過程中會(huì)暫停用所有的用戶線程，導(dǎo)致用戶進(jìn)行等待。

2.  ParNew收集器：ParNew收集器是serial收集器的多線程版本，但是一樣的，在收集線程工作時(shí)，所有的用戶線程會(huì)進(jìn)行等待。

3. parallel Scavenge收集器 是一個(gè)新生代收集器，使用的復(fù)制算法，是并行的多線程。這個(gè)收集器關(guān)注點(diǎn)是吞吐量，吞吐量是指，虛擬機(jī)總共運(yùn)行100s,垃圾收集占用1s，那么吞吐量就是99%。

4. se'rial Old 收集器 是serial收集器的老年代版本，采用的是標(biāo)記整理的算法。一樣是一個(gè)單線程收集器。

5. parallel Old 收集器是parallel Scavenge收集器的老年代版本，采用的是標(biāo)記整理的算法，多線程。

6. GMS收集器：是一種獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。是基于標(biāo)記清除 的算法實(shí)現(xiàn)的。有4個(gè)過程：

   初始標(biāo)記

   并發(fā)標(biāo)記

   重新標(biāo)記

   并發(fā)清除

   其中 初始標(biāo)記和重新標(biāo)記兩部依然會(huì)“stop the world”也就是說這兩部還是會(huì)造成用戶線程等待，但是相對(duì)而言等待的時(shí)間要短很多。

   
   

7. G1收集器，是一種面向服務(wù)器的收集器，具備以下特點(diǎn)：

   并行與并發(fā)

   分代收集

   空間整合

   可預(yù)測(cè)的停頓

   G1收集器大致分為以下幾個(gè)步驟

   初始標(biāo)記

   并發(fā)標(biāo)記

   最終標(biāo)記

   篩選回收

   
   

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內(nèi)存分配與回收策略

1. 對(duì)象優(yōu)先在eden(新生代)中分配。

2.  大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

3. 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代

4. 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定

感謝各位的閱讀，以上就是“java垃圾收集器與內(nèi)存分配策略是什么”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)java垃圾收集器與內(nèi)存分配策略是什么這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！