编程学习笔记之java相关：：内存回收原理

     不同于C语言或C++等其它语言，java有着自己的一套垃圾内存回收机制。在java中，除了基本类型外，其它如类对象等，都是在堆上分配内存的，但这并不影响java的性能，事实上，java在堆上分配内存的效率，甚至可以和C++在栈上分配内存的效率相媲美，其中原因，就在于java虚拟机的内存回收机制；在其它语言如c++中，都是由程序员来负责垃圾内存的回收，当我们释放某个对象所占据的内存空间时，只是简单的把这段内存重新归入到可使用堆空间的链表中，这也就意为着它们很可能是不连续、分散开的排列阵容，但在java中不同，java在堆上为对象分配空间类似于流水线上的传送带：我们把一个物品（对象）放在传送带上的某段履带（堆内存），然后这个传送带会自动前进（堆指针指向新的内存地址），这样就为我们腾出一个新+空的履带空间，并且这个新空间和上面那个有物品的履带空间是紧挨着的。但这样的话，也会有一些效率上的开销，比如导致频繁的内存页面调度。所以我们就需要一套有效的垃圾回收机制，使得java可以一边回收垃圾内存，一边让对象紧密衔接。下面，我们就来介绍一下几个主要的垃圾回收机制

      1）：引用计数（reference counting）：这是一种简单粗暴的机制，堆中的每个对象内存中都会附加一个“引用计数”值，每当一个引用连接到该对象内存时，引用计数值会+1，而一旦引用离开作用域就会被-1，如果该对象的引用计数值被置为0，那么该对象就可以被当成垃圾给回收掉。但这种方法存在一个致命的缺陷：如果两个或更多对象存在循环引用，就可能会出现某对象应该被回收，但引用计数却不是0的情况，而且对于垃圾回收器来说，鉴别程序中是否存在交互引用的对象所需要的工作量很大，所以这种垃圾回收机制很少出现在java虚拟机之中。

      2）标记——清扫（mark_sweep)：这种模式所依据是思想是，任何存活的对象，都能够最终追溯到该对象在堆栈或静态存储区之中的引用，这个引用链条可能会贯穿N个对象层次。所以我们从堆栈或静态存储区开始，就能够遍历所有的对象引用，对于发现的所有引用，都能够顺藤摸瓜找到它所引用的对象，每找到一个存活的对象，都会把该对象标记起来。如此反复，直到“引用树”被遍历完毕为止，这个时候才可以进行垃圾内存回收的工作。。

      3）：停止——复制（stop_copy)：顾名思义，就是先暂停程序的运行，然后把所有存活对象从一个堆中倒腾到另一个空闲的堆中，在这个过程中，对象是被一个紧挨一个复制到新堆中去的。动作完成后，原先堆中没有被“倒腾”的都被当成垃圾。当把某个对象从一个地方倒腾到另一个地方时，所有指向该对象的引用都要被修改，位于堆或静态存储区的引用可以直接被修正，但可能还有其它指向该对象的引用，而它们只能在遍历的时候才能被发现。所以我们需要一个表格，它将旧地址映射至新地址，这样我们就可以在遍历的同时进行修改了。（它所依赖的思想和“标记——清扫”一样，也是先遍历堆栈和静态存储区，顺藤摸瓜找出所有的存货对象。）

      鉴于后面两种都是现在主流的垃圾回收机制，那么程序应该如何选择呢？这就要看程序是否处于“稳定”状态了，稳定状态下，程序只会产生少量的垃圾，这个时候，我们就需要采用“标记——清扫”的垃圾回收模式了。相反，如果程序会产生大量的碎片垃圾，那么就需要“停止——复制”了。

     一般的java虚拟机，内存分配单位是块。“停止——复制”在释放旧对象之前，会先把所有的存活对象从旧堆复制到新堆，这是一种大量的内存复制行为。有了块之后，垃圾回收器在回收的时候就可以往废弃的块里拷贝对象了。每个块都有一个相应的代数（generation count）来标识这个块是否还存活。如果该块在某处被引用，那么其对应的代数会+1；垃圾回收器对上次回收动作之后新分配的块进行整理。这对处理大量的临时对象很有帮助，垃圾回收器会定时进行清除动作——大型对象不会被复制，只是它的引用代数会增加，但那些含有小型对象的块则会被复制整理。

     java虚拟机会进行监视，如果所有的对象都比较稳定，那么就会切换到“标记——清扫”模式；同样，如果堆中出现了很多碎片，那么就会切换到“停止——复制”模式中去。这种智能化设计，也叫“自适应”的垃圾回收器。

      java还有一种与加载器相关的，被称为“即时编译”技术。该技术通过java虚拟机把一个程序的全部或部分翻译成本地机器码。当你为某个类创建一个对象（加载某个类）时，编译器会首先找到该类的“ .class ”文件，然后将该类的字节码装入内存。这时，会有两种可选择方案：1）让即时编译器编译所有的代码，但这种方式下，加载动作会散落在整个程序生命周期，程序运行就会花费更多的时间，而且编译器展开后的本地机器码要比原先的字节码长很多，而这将导致一些页面调度，同样会降低程序执行的效率。  2）惰性编译；在这种方式下，即时编译器只在必要的时候才会编译代码。新版JDK中的Java HotSpot就采用这种方法，代码每执行一次都会得到一些优化，如此原因，程序的速度会越来越快。