什么是Java的垃圾回收机制?

参考答案

垃圾回收机制,简称 GC

  • Java 语言不需要程序员直接控制内存回收,由 JVM 在后台自动回收不再使用的内存
  • 提高编程效率
  • 保护程序的完整性
  • JVM 需要跟踪程序中有用的对象,确定哪些是无用的,影响性能

特点

  • 回收 JVM 堆内存里的对象空间,不负责回收栈内存数据
  • 无法处理一些操作系统资源的释放,如数据库连接、输入流输出流、Socket 连接
  • 垃圾回收发生具有不可预知性,程序无法精确控制垃圾回收机制执行
  • 可以将对象的引用变量设置为 null,垃圾回收机制可以在下次执行时回收该对象。
  • JVM 有多种垃圾回收 实现算法,表现各异
  • 垃圾回收机制回收任何对象之前,会先调用对象的 finalize() 方法
  • 可以通过 System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc() 通知系统进行垃圾回收,会有一些效果,但系统是否进行垃圾回收依然不确定
  • 不要主动调用对象的 finalize() 方法,应该交给垃圾回收机制调用

 一 首先我们要知道哪些内存需要被回收?

1. 哪些内存需要回收
在Java内存运行时区域的各个部分中,堆和方法区这两个区域则有着很显著的不确定性:一个接口的多个实现类需要的内存可能会不一样,一个方法所执行的不同条件分支所需要的内存也可能不一样,只有处于运行期间,我们才能知道程序究竟会创建哪些对象,创建多少个对象,这部分内存的分配和回收是动态的。

垃圾收集器所关注的正是堆和方法区的内存该如何管理的问题,我们平时所说的内存分配与回收也仅仅特指这一部分内存。

 2. 回收堆:垃圾的定义

 

 

引用计数算法:
在对象中添加一个引用计数器:

每当有一个地方引用它时,计数器值就加一;
当引用失效时,计数器值就减一;
任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的。

但是,在Java领域,至少主流的Java虚拟机里面都没有选用引用计数算法来管理内存,主要原因是,这个看似简单的算法有很多例外情况要考虑,必须要配合大量额外处理才能保证正确地工作,譬如单纯的引用计数就很难解决对象之间相互循环引用的问题。

举个简单的例子:对象objA和objB都有字段instance,赋值令objA.instance=objB及
objB.instance=objA,除此之外,这两个对象再无任何引用,实际上这两个对象已经不可能再被访问,但是它们因为互相引用着对方,导致它们的引用计数都不为零,引用计数算法也就无法回收它们。

可达性分析算法:
当前主流的商用程序语言的内存管理子系统,都是通过可达性分析(Reachability Analysis)算法来判定对象是否存活的。

这个算法的基本思路就是通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集,从这些节点开始,根据引用关系向下搜索,搜索过程所走过的路径称为“引用链”(Reference Chain),如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连,或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时,则证明此对象是不可能再被使用的。
如下图所示,对象object 5、object 6、object 7虽然互有关联,但是它们到GC Roots是不可达的,因此它们将会被判定为可回收的对象:

 什么是Java的垃圾回收机制?_第1张图片

 GC Roots的对象

在Java技术体系里面,固定可作为GC Roots的对象包括以下几种:

1在虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象,譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的2参数、局部变量、临时变量等。
2在方法区中类静态属性引用的对象,譬如Java类的引用类型静态变量。
3在方法区中常量引用的对象,譬如字符串常量池(String Table)里的引用。
4在本地方法栈中JNI(即通常所说的Native方法)引用的对象。
5Java虚拟机内部的引用,如基本数据类型对应的Class对象,一些常驻的异常对象(比如 NullPointExcepiton、OutOfMemoryError)等,还有系统类加载器。
6所有被同步锁(synchronized关键字)持有的对象。
7反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等。

 回收方法区:垃圾的定义

 方法区的垃圾收集主要回收两部分内容:废弃的常量和不再使用的类型。

 回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似

举个常量池中字面量回收的例子:
假如一个字符串“java”曾经进入常量池中,但是当前系统又没有任何一个字符串对象的值是“java”,换句话说,已经没有任何字符串对象引用常量池中的“java”常量,且虚拟机中也没有其他地方引用这个字面量。如果在这时发生内存回收,而且垃圾收集器判断确有必要的话,这个“java”常量就将会被系统清理出常量池。常量池中其他类(接口)、方法、字段的符号引用也与此类似。

判定一个常量是否“废弃”还是相对简单,看还有没有地方引用这个常量就OK了,而判定一个类型是否属于“不再被使用的类”的条件就比较苛刻了。

需要同时满足下面三个条件:

1. 该类所有的实例都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。
2. 加载该类的类加载器已经被回收,这个条件除非是经过精心设计的可替换类加载器的场景,如OSGi、JSP的重加载等,否则通常是很难达成的。
3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

根据老年代,年轻代的特色。

出现了三种垃圾回收算法

标记-清除算法:出现内存间隔空隙

什么是Java的垃圾回收机制?_第2张图片

 标记-复制算法: Eden空间和两块较小的Survivor空间(优化标记-清除,在做一次整理内存)

什么是Java的垃圾回收机制?_第3张图片

 标记-整理算法: 老年代

什么是Java的垃圾回收机制?_第4张图片

 

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