Thinking in JAVA之垃圾回收机制浅析

原文地址：http://blog.csdn.net/lcore/article/details/8742628

  垃圾回收的概念  

        Java的堆是一个运行时的数据区，对象从中分配空间。JVM的堆中存储着正在运行的应用程序

    所建立的所有的对象.一般来说他们是不需要程序员显示的进行释放的。堆是由垃圾回收来负责的.

    垃圾回收是一种动态的存储管理技术,它自动的释放不在被程序引用的对象的内存空间。并且按照

    特定的垃圾收集算法实现资源的自动回收的功能.

       垃圾回收的实际意义

            我们知道在Java中,当没有对象引用指向原来分配给某个对象的内存地址时，该内存就成为了

      一种“孤立”的状态成为垃圾.JVM会自动的释放该内存块(至于什么时候释放,jvm自己才知道)。这意味

      着程序不再需要的对象是“无用的信息”，这些信息可以也应该被抛弃，将内存空间让给新的对象使

      用。

            其实，JVM同时还进行内存碎片的整理，通过对内存块之间的空闲块进行整理，提高了内存的

       使用率。垃圾回收的这种释放无用内存空间的做法，减轻了编程的负担，提高了编程的效率，同时

       保证了程序的完整性。

            不过这回出现一个潜在的缺点：就是程序的开销会加大，性能会受影响。因为jvm必须实时的

      跟踪程序中的对象的实时状态，释放掉无用的内存。这同样需要占用处理器的时间。

          既然知道了垃圾回收的概念以及时间意义，那就有必要了解垃圾回收的算法实现。

         垃圾回收算法分析

                  概念

                  通过上面概念性的描述，可以知道的是：JVM垃圾回收一般要做的基本的两件事为：

                         1、鉴定无用的信息对象

                         2、回收被无用对象占用的内存空间（并不是回收的对象）

                Java语言中并没有明确的说明JVM使用的是那种垃圾回收算法，不过大多数算法都使用了root 

               set（根集）概念：所谓根集就是正在执行的程序可以访问引用变量的集合（局部变量，参数

               类变量），而且程序可以使用引用变量访问对象的属性和方法。垃圾回收首先判断哪些是可达

               的（活动对象），哪些是不可达的（“死”的对象）。不可达的对象所占用的内存空间将被回收。

                       具体有哪些算法呢？简单介绍一下：

            1、引用计数法(Reference Counting Collector)

                        从名字可以看出来，该算法使用计数器来区分活动与非活动对象。可以判断的是堆中分配

            的每一个对象都有一个对应的counter，当第一次创建一个对象并赋给一个变量的时候counter为1

           若有一个新的变量指向该地址空间，那么counter-1；当变量不在指向该地址空间的时候counter 

           -1。一旦其counter为0则判定为非活动对象，可回收。（什么时候回收不定）。

                可以看出的是这种算法通过维护计数器，垃圾收集器运行较快，但是额外增加了程序的开销

          也就是counter的开销。它并未使用根集。无法处理循环引用指向的情况

          2、标记--清除器(Tracing Collector)

                  它使用的是tracing算法，此算法使用了根集的概念，基于此算法的垃圾收集器从根集开始

           扫描，识别出可达对象和不可达对象，并且标记可达对象，清除不可达对象。

                      

         3、标记--压缩收集器(Compacting  Collector)

　　      为了解决堆碎片问题，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的过程

            中，算法将所有的对象移到堆的一端，堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区，收集器会

            对它移动的所有对象的所有引用进行更新，使得这些引用在新的位置能识别原来的对象。在基于

           Compacting算法的收集器的实现中，一般增加句柄和句柄表。

               

  　　4.、copying算法(Coping 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。它开始时把堆分成一个对象区

         和多个空闲区，程序从对象区为对象分配空间，当对象满了，基于coping算法的垃圾回收就从根

         中扫描活动对象，并将每个活动对象复制到空闲区(使得活动对象所占的内存之间没有空闲间隔)，

         这样空闲区变成了对象区，原来的对象区变成了空闲区，程序会在新的对象区中分配内存。

　     　一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它将堆分成对象区和空闲区域区，

              在对象区与空闲区域的切换过程中，程序暂停执行。

          

　　5. generation算法(Generational Collector)

　　         stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象，这增加了程序等待

             时间，这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律：多数对象存在的时间比较短

             ，少数的存在时间比较长。因此，generation算法将堆分成两个或多个，每个子堆作为对象的

            一代 (generation)。由于多数对象存在的时间比较短，随着程序丢弃不使用的对象，垃圾收集

           器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后，上次运行存活下来的对

           象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不会经常被回收，因而节省了时间。

　     6. adaptive算法(Adaptive Collector)

　             　在特定的情况下，一些垃圾收集算法会优于其它算法。基于Adaptive算法的垃圾收集器就

             是监控当前堆的使用情况，并将选择适当算法的垃圾收集器。

       关于垃圾回收的几点补充

　　（1）垃圾收集发生的不可预知性：

　　（2）垃圾收集的精确性：主要包括2 个方面：

             （a）垃圾收集器能够精确标记活着的对象；

             （b）垃圾收集器能够精确地定位对象之间的引用关系。

　　（3）现在有许多种不同的垃圾收集器，每种有其算法且其表现各异。

　　（4）垃圾收集的实现和具体的JVM 以及JVM的内存模型有非常紧密的关系。

　　（5）随着技术的发展，现代垃圾收集技术提供许多可选的垃圾收集器。

       关于提高程序性能的思考(由垃圾回收得出的)

　       1、不要显示调用System.gc

                  其可以显示的通知JVM进行一次垃圾回收，但是具体执行时间不定！

           2、减少使用临时变量

                 这样就减少了垃圾收集器判定可达对象与不可达对象的开销。

            3、对象不用时只为null（对象的引用）

                 这样同样例如垃圾回收器的判断。

            4、尽量使用StringBuffer，减少String的使用

                   垃圾回收器需要判定的对象减少了

           5、尽量使用基本数据类型

           6、分散对象的创建或销毁时间

                        对象的创建或销毁过于集中的话，内存变动太大，jvm会进行一些内存碎片的整理

                    提高了开销

           Tips：还需要指明一点的是，垃圾回收回收的是无用对象的内存空间！回收对象根本就是

                     离谱的说法！