一、什么是垃圾回收机制?

JAVA语言的一个显著特点是垃圾回收机制,相比C++而言,程序员不需要关心繁琐的内存管理问题。

所以,简单的说,垃圾回收机制就是JVM利用一些列算法对内存进行管理,包括内存的分配与回收。

 

二、垃圾回收机制的原理是什么呢?

其实垃圾回收机制的原理就是利用一些算法进行内存的管理,从而有效的防止内存泄漏、有效的利用空闲空间(内存空间)。

三、垃圾回收机制所涉及的算法?

1、计数法(Reference Counting Collector)

*注:以下count是我假设的一个引用计数变量名。

计数法是最早期的策略,堆中每个对象实例都有一个引用计数(count),当一个对象被创建且被一个变量引用时,count++;   

Object obj = new Object();   //此时该对象的计数器count则+1

当该对象的引用(obj)被其他变量引用时,计引计数(count)也会+1;

Object obj = new Object();   //此时该对象的计数器count则+1, count = 1
Object obj1 = obj;           //此时对象计数器count+1, count = 2

当一个对象实例的引用超过生命周期,或者被设置为一个新值得时候,count -1;

function void test(){
    Object obj = new Object();   //此时该对象的计数器count则+1, count = 1    
    Object obj1 = obj;           //此时对象计数器count+1, count = 2
    
    //情况一 :此时obj1被赋值新对象,则上面的count-1; count = 1;
    obj1 = new Object();         //当然,此处创建了新对象并被引用,也会有一个count_1 = 1;

    //情况二:当方法执行结束时,对象的引用超过了生命周期,则count也会-1; count=0
    //count = 0, 则会被视为垃圾被回收。
    return;
}

2.tracing算法

从一个节点GC ROOT开始,寻找对应的引用节点,找到这个节点以后,继续寻找这个节点的引用节点,当所有的引用节点寻找完毕之后,剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点,即无用的节点。

java的gc三种状态 java gc原理_垃圾回收机制

 

3、标记-清除算法。

java的gc三种状态 java gc原理_java的gc三种状态_02

标记-清除算法采用从根集合进行扫描,对存活的对象对象标记,标记完毕后,再扫描整个空间中未被标记的对象,进行回收,如上图所示。标记-清除算法不需要进行对象的移动,并且仅对不存活的对象进行处理,在存活对象比较多的情况下极为高效,但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象,因此会造成内存碎片。

4、标记-整理算法

标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记,但在清除时不同,在回收不存活的对象占用的空间后,会将所有的存活对象往左端空闲空间移动,并更新对应的指针。标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上,又进行了对象的移动,因此成本更高,但是却解决了内存碎片的问题

 

5、copying算法(Compacting Collector)

该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。

java的gc三种状态 java gc原理_java的gc三种状态_03

 

5.generation算法(Generational Collector)

java的gc三种状态 java gc原理_GC回收机制_04

分代的垃圾回收策略,是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此,不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法,以便提高回收效率。

年轻代(Young Generation)

1.所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。

2.新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个survivor(survivor0,survivor1)区。一个Eden区,两个 Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区,然后清空eden区,当这个survivor0区也存放满了时,则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区,然后清空eden和这个survivor0区,此时survivor0区是空的,然后将survivor0区和survivor1区交换,即保持survivor1区为空, 如此往复。

3.当survivor1区不足以存放 eden和survivor0的存活对象时,就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC,也就是新生代、老年代都进行回收

4.新生代发生的GC也叫做Minor GC,MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)

年老代(Old Generation)

1.在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中。因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

2.内存比新生代也大很多(大概比例是1:2),当老年代内存满时触发Major GC即Full GC,Full GC发生频率比较低,老年代对象存活时间比较长,存活率标记高。

持久代(Permanent Generation)

用于存放静态文件,如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响,但是有些应用可能动态生成或者调用一些class,例如Hibernate 等,在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。