Java GC垃圾回收算法分析

对象探活

在讨论回收算法前，更为重要的问题是如何判断一个对象是否可以被回收？

引用计数算法

每个对象会维护一个count，当有一个对象的属性引用自己时，count自增。当为0时，意味可被回收。

缺点：

• 需要频繁执行维护count的操作
• 无法解决循环依赖问题。比如下图中的D与E节点，已经没有其他对象的内部在引用时，应该被判定为可回收对象。但是由于双方相互引用，形成了循环依赖，无法被回收。

可达性分析（目前主流虚拟机垃圾回收器采取的算法）：

将符合的GC Roots作为初始的存活对集合，以该集合中的Roots为起点，探索所有能够被Roots引用到的对象，并加入到Roots集合中，这个过程称之为标记。未被探索到的对象即是可回收对象（死亡的）。

优点：可以解决引用计数算法的循环依赖问题。从GC Roots出发，无法探测到循环依赖的对象，那么就会进行回收。

那么什么样的对象可以被作为Root对象（包括但不限于）

• 局部变量表中的对象引用
• 已被加载的静态属性引用的对象
• 常量对象引用

强-软-弱-虚引用

有些时候，我们有这样一种需求，当内存足够时，会保留一些对象，方便后续调用。当内存不足时，将这些对象回收，留出更多的内存空间。系统的很多缓存功能符合上述条件。

// 强引用：只要引用可达，就永远不会被回收
Object obj = new Object();
// 软引用：堆内存不够时被回收
SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(obj);
// 弱引用：只要触发GC就会被回收
WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(obj);
/**
 * 虚引用：虚引用不会决定对象的生命周期，如果一个对象持有虚引用，那么和没有引用一样，get永远返回null。
 *
 * 需要配合引用队列使用，当垃圾回收器准备回收一个虚引用时，会将其加入到引用队列中。
 *
 * 程序可以根据虚引用是否入队，来了解对象是否即将被垃圾回收，进而执行一些响应操作。
 */
Object obj2 = new Object();
ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(obj2, referenceQueue);
System.out.println(phantomReference.isEnqueued()); // false
obj2 = null;
System.gc();
Thread.sleep(500);
System.out.println(phantomReference.isEnqueued()); // true

标记清除

• 根据可达性分析，标记可以回收的对象
• 将被标记的可回收对象进行回收

内存碎片问题：造成了不连续的内存碎片。当有大对象需要存储时，若连续的碎片空间存储不下， 难免会再次触发垃圾回收的操作。

标记复制

• 保留一半的空间，每次只使用一半的空间。
• 每次GC，根据可达性分析，将存活对象复制到另一片空间。
• 释放本次使用一半空间。

优点：

• 只需针对一半的空间进行回收。
• 避免了内存碎片问题。
• 只需要按顺序分配内存空间即可，实现简单。

缺点：

• 可使用的内存空间缩减了一半。
• 执行时需要STW，导致挂起执行的用户线程

标记整理

标记清除的改进

• 根据可达性分析，对可以回收的对象进行标记
• 将未被标记的存活对象移动到另一端，然后直接清理掉端边界以外的内存

优点：解决了标记清除的内存碎片问题

缺点：

• 相比标记清除的直接释放，需要更多的时间来完成整理部分的操作
• 执行时需要STW，导致挂起执行的用户线程

回收算法的在堆内存上的应用

新生代

根据新生代的特点，对象存活率较低，应用标记复制算法。分配内存空间时，使用Eden区与一块Survivor区，GC后将存活的对象放入到另一块Survivor区。如果另一块Survivor区不够存放存活对象，多数情况下会使用老年代进行分配担保（分配担保：将无法存储的存活对象放入其他存储空间）

循环：

Eden + S0 -> S1 （将Eden 与 S0存活的对象复制到S1）

Eden + S1 -> S0

Eden + S0 -> S1

老年代

根据老年代的特点，对象存活率较高，一般用标记-清除，标记-整理算法。

到此这篇关于Java GC垃圾回收算法分析的文章就介绍到这了,更多相关Java GC垃圾回收内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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