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前言:建议先了解JVM的内存结构才能对垃圾回收有更深的理解,可以移步JVM内存结构
我们都知道:java最大的特点就是实现自动内存管理(自动分配对象,自动垃圾回收),接下来我们就看看它是怎么回收垃圾的。
一.垃圾回收相关算法
垃圾回收主要有两个阶段: 标记阶段 清除阶段
标记阶段:该阶段主要为了判断对象是否存活
1.引用计数算法
对每一个对象内部保存一个整数的引用属性,记录对象被引用的次数情况。 当对象被任何一个变量引用,次数就+1,当引用失效,次数-1。当次数为0,就表示该对象可以被回收
优点: 实现简单,判断效率高,回收没有延迟性
缺点:
需要给对象增加额外的空间开销
无法处理循环引用(致命的缺点,导致java没有使用该算法)
但是python使用了该算法,看看它是如何解决这个缺点
手动解除引用,在合适的时候,程序员自己手动处理回收
使用弱引用,weakref是python专门提供用来解决循环引用的
** 2.可达性分析算法(根搜索算法,追踪性算法)**
哪些元素可以当作为"GC Roots"? (面试题)
清除阶段:
** 1.标记-清除(Mark-Sweep)算法**
对堆内存从头到尾进行线性的遍历,发现某个对象在其Header中没有标记为可达对象,进行回收
优点: 常见,基础。容易想到
缺点: 执行效率不高 会产生内存碎片,需要维护一个空闲列表
扩展;何为清除?
不是真的置空。就是把对象的地址放在一个空闲列表中,这时对象实际还在内存中。 只有下次有新的对象进来占用空间时,从空闲列表中找到空闲的地址,直接覆盖原来的数据。
2.复制算法
3.标记-压缩(Mark-Compact)算法
背景:就是对标记-清除算法的改进,主要为了解决内存碎片的问题。适用于老年代
将堆空间中所有对象压缩到堆内存的一端,按顺序排放。之后,清除边界外所有的空间
优点: (解决了其他两个算法的缺陷)
对比标记-清除算法,不会产生内存碎片
对比复制算法,消除了内存减半的高额代价
缺点: 从效率上看,低于其他两大算法 (对比标记-清除算法,还得增加整理阶段)
难道就没有一种最优的算法吗?
综合性算法
1.分代收集算法
让不同生命周期的对象采用不同的收集方式,以便提高回收效率
比如:根据新生代和老年代的特点,分别采用不同的算法
年轻代:生命周期短,存活率低,回收频繁。就采用复制算法
老年代:生命周期长,存活率高,回收不频繁。就采用标记-清除或者标记-整理
2.增量收集算法
3.分区算法
** 二.垃圾回收相关概念**
对象的finalization机制
注意:
永远不要主动调用该方法,交给垃圾回收器去调用
该方法只能被执行一次
虚拟机对象的三种状态:由于finalize()方法的存在,虚拟机对象一般处于这三种可能的状态
可触及:对象是可达的
可恢复:没有引用指向该对象,准备被回收,但是也有可能在finalize()中被复活 (可救)
不可触及:对象的finalize()被调用过,没有恢复的可能,直接回收 (不可救)
判断对象是否可回收的过程
经历两次标记
进行筛选,判断对象是否有必要执行finalize()方法
如果对象的finalize()已经被调用过,或者根本没有重写finalze(),没有必要执行,直接判定为不可触及
如果对象重写了finalize()并且没有执行过,就会将该对象放入一个队列中。虚拟机自动创建的,优先级低的Finalizer线程就会执行该方法。
稍后GC会对上述队列进行第二次标记,如果发现又有引用指向对象,就被移出回收集合中。如果还是没有引用指向,直接判定为不可触及
System.gc()的理解
通过代码调用System.gc()会"显示触发Full GC"
然而System.gc()还附带一个免责声明,无法保证每一次调用都一定会触发Full GC。 可能就是性能测试的时候用一用
内存溢出与内存泄露
内存溢出:
就是内存空间不够,报OOM。但是随着GC的一直发展,一般情况下不会出现OOM,除非是应用程序占用的内存增长速度非常快,垃圾回收的已经跟不上内存消耗的速度。
造成OOM的原因:
java虚拟机的堆内存设置不够
代码中创建了大量的大对象,并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)
特别的:一般在报OOM之前就会触发Full GC ,但是有一些情况下也可能不触发。 比如一些超大对象.类似一个超大数组超过堆的最大值,JVM可以判断垃圾收集也不能解决这个问题,就直接报OOM
内存泄露:
严格意义上来说,只有对象不会被引用,但是GC又不能回收他们的情况,才叫内存泄露,但是宽泛意义上:虽然经过可达性算法验证后,该对象还是被连着的。但是该对象已经不需要了,或者说没有存在的意义了,也成为内存泄露
内存泄露是可能导致OOM,不是一定会导致OOM
内存泄露的例子:
单例模式
单例的生命周期和应用程序是一样长的,所以在单例程序中,如果持有对外部对象的引用的话,,那么这个外部对象是不能被回收的,则会导致内存泄露
一些提供close的资源未关闭
数据库连接(connecion),网络连接(socket),io连接等。这些都需要手动关闭,否则不能回收
注意:列举循环引用不合适,因为循环引用是在引用计数算法中才会出现。 而java是采用可达性算法,根本不会出现循环引用
图示内存泄漏:
Stop The World
当垃圾开始收集的时候,用户线程暂停
具体就是当GC进行可达性算法分析的时候,用户线程暂停
任何的GC,都会发生STW。只能说尽可能缩短暂停时间
垃圾回收器中的并行与并发
串行:暂停其他的线程(主要说其他的垃圾回收线程),只执行它自己的线程.
并行:在自己的线程执行的过程中,其他的垃圾回收线程也执行 (以上都是说在垃圾线程进行的时候,用户线程处于STW)
并发:在一段时间内,自己的垃圾回收线程执行的过程中,用户线程也在执行(范范的理解)
注意:这里的并行是:并行的是多个GC线程,而不是并行用户线程和GC线程。 可以这样理解:回收垃圾一定要让当前用户线程暂停,因为得判断啊,就像收拾房间的时候,你也不要再制造垃圾
安全点与安全区域
安全点:
两种方式:
抢先式中断:要发生GC了,来,所有的线程都停啊。看看自己是不在安全点:
在,呆在原地别动。
不在,你这个线程继续往前跑,跑到你的安全点再停
主动式中断:设置一个中断标志,所有的线程到达自己的安全点后,都看一下中断标志。(jvm采用的机制)
如果中断标志亮了,就中断。
没亮,继续走。 如果一些线程还没到安全点,就继续跑,直到安全点才能判断是否要中断。
安全区域:
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obj = null; //消除强应用
SoftReference<Object> sf =new SoftReference<Object>(obj); //实现软引用
WeakReference<User> uwr = new WeakReference<User>(new User(1,"张三")); //实现弱引用
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