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JVM垃圾回收算法的概念與分析

更新時間：2019年12月17日 08:30:57 作者：架構(gòu)文摘

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于JVM垃圾回收算法的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家學習或者使用JVM具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面來一起學習學習吧

前言

在JVM內(nèi)存模型中會將堆內(nèi)存劃分新生代、老年代兩個區(qū)域，兩塊區(qū)域的主要區(qū)別在于新生代存放存活時間較短的對象，老年代存放存活時間較久的對象，除了存活時間不同外，還有垃圾回收策略的不同，在JVM中中有以下回收算法：

標記清除
標記整理
復(fù)制算法
分代收集算法

有了垃圾回收算法，那JVM是如果確定對象是垃圾對象的呢？判斷對象是否存活JVM也會有幾套自己判斷算法了：

引用記數(shù)
可達性分析

有了垃圾回收和判斷對象存在這兩個概念后，再來逐步分析它們。

JVM是如何判斷對象是否存活的？

要是讓開發(fā)人員來判斷一個對象是否有用是很簡單的，簡單的說就是：對象沒有任何引用就認為該對象可以被回收了。假設(shè)有如下程序代碼：

public class App {

 public static void main(){
  checkFile("/");
 }

 public static boolean checkFile(String path ){
  File file = new File(path);
  return file.exists();
 }
}

程序執(zhí)行起來在調(diào)用checkFile的時候JVM圖大概像這樣：

到checkFile方法執(zhí)行完成之后，它里面的局部變量file就會隨著棧幀一起被清理，這個時候還存活在JVM堆中的File對象也是無用的了：

要是人為來判斷非常清晰的就發(fā)現(xiàn)File對象已經(jīng)無用了，那換成JVM它又是如何來判斷對象是否能存活的呢？

引用記數(shù)

引用記數(shù)算法原理比較簡單，想象下有個對象它有一個count屬性，每次引用該對象都會使count加1，假設(shè)JVM在判斷該對象是否存活的時候去檢查這個count屬性，發(fā)現(xiàn)這個屬性不為0說明還有其他對象在引用該對象。

等到checkFile方法執(zhí)行完之后count就會減1變成0：

這樣一來JVM就很容易判斷一個對象是否存活了。

但是引用記數(shù)有一個明顯的缺點，就是無法解決循環(huán)引用的問題比如：A --> B --> A 這樣的對象關(guān)系它是沒有辦法來判斷對象是否該不該回收的。

GC Root（可達性分析）

為什么會被稱為可達性分析算法呢？可以這樣理解如果通過GC Root能到達一個對象那么這個對象就是存活的。那什么樣的對象才是GC Root呢？

在Java語言中，可作為GC Roots的對象包括下面幾種：

虛擬機棧中引用的對象（棧幀中的本地變量表）；
方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象；
方法區(qū)中常量引用的對象；
本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對象。

還是用上面的例子，在checkFile方法執(zhí)行時，因為棧幀變量file可做為GC Root所以在執(zhí)行期間JVM是絕對不會回收掉這個File對象：

但是等到checkFile執(zhí)行完成之后，這個棧幀會被彈出，其中的變量也會被釋放，相應(yīng)的沒有GC Root能到達堆中的File對象，這個時候就可以判斷這個對象是一個無用的對象了，然后安全回收。

垃圾收回算法

標記清除

這種算法分兩分：標記、清除兩個階段，

標記階段是從根集合（GC Root)開始掃描，每到達一個對象就會標記該對象為存活狀態(tài)，清除階段在掃描完成之后將沒有標記的對象給清除掉。

用一張圖說明：

這個算法有個缺陷就是會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，如上圖B被清除掉后會留下一塊內(nèi)存區(qū)域，如果后面需要分配大的對象就會導致沒有連續(xù)的內(nèi)存可供使用。

標記整理

標記整理就沒有內(nèi)存碎片的問題了，也是從根集合（GC Root)開始掃描進行標記然后清除無用的對象，清除完成后它會整理內(nèi)存。

這樣內(nèi)存就是連續(xù)的了，但是產(chǎn)生的另外一個問題是：每次都得移動對象，因此成本很高。

復(fù)制算法

復(fù)制算法會將JVM推分成二等分，如果堆設(shè)置的是1g，那使用復(fù)制算法的時候堆就會有被劃分為兩塊區(qū)域各512m。給對象分配內(nèi)存的時候總是使用其中的一塊來分配，分配滿了以后，GC就會進行標記，然后將存活的對象移動到另外一塊空白的區(qū)域，然后清除掉所有沒有存活的對象，這樣重復(fù)的處理，始終就會有一塊空白的區(qū)域沒有被合理的利用到。