對(duì)象探活

在討論回收算法前，更為重要的問(wèn)題是如何判斷一個(gè)對(duì)象是否可以被回收？

引用計(jì)數(shù)算法

每個(gè)對(duì)象會(huì)維護(hù)一個(gè)count，當(dāng)有一個(gè)對(duì)象的屬性引用自己時(shí)，count自增。當(dāng)為0時(shí)，意味可被回收。

缺點(diǎn)：

• 需要頻繁執(zhí)行維護(hù)count的操作
• 無(wú)法解決循環(huán)依賴問(wèn)題。比如下圖中的D與E節(jié)點(diǎn)，已經(jīng)沒(méi)有其他對(duì)象的內(nèi)部在引用時(shí)，應(yīng)該被判定為可回收對(duì)象。但是由于雙方相互引用，形成了循環(huán)依賴，無(wú)法被回收。

可達(dá)性分析（目前主流虛擬機(jī)垃圾回收器采取的算法）：

將符合的GC Roots作為初始的存活對(duì)集合，以該集合中的Roots為起點(diǎn)，探索所有能夠被Roots引用到的對(duì)象，并加入到Roots集合中，這個(gè)過(guò)程稱之為標(biāo)記。未被探索到的對(duì)象即是可回收對(duì)象（死亡的）。

優(yōu)點(diǎn)：可以解決引用計(jì)數(shù)算法的循環(huán)依賴問(wèn)題。從GC Roots出發(fā)，無(wú)法探測(cè)到循環(huán)依賴的對(duì)象，那么就會(huì)進(jìn)行回收。

那么什么樣的對(duì)象可以被作為Root對(duì)象（包括但不限于）

• 局部變量表中的對(duì)象引用
• 已被加載的靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
• 常量對(duì)象引用

強(qiáng)-軟-弱-虛引用

有些時(shí)候，我們有這樣一種需求，當(dāng)內(nèi)存足夠時(shí)，會(huì)保留一些對(duì)象，方便后續(xù)調(diào)用。當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，將這些對(duì)象回收，留出更多的內(nèi)存空間。系統(tǒng)的很多緩存功能符合上述條件。

// 強(qiáng)引用：只要引用可達(dá)，就永遠(yuǎn)不會(huì)被回收
Object obj = new Object();
// 軟引用：堆內(nèi)存不夠時(shí)被回收
SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(obj);
// 弱引用：只要觸發(fā)GC就會(huì)被回收
WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(obj);
/**
 * 虛引用：虛引用不會(huì)決定對(duì)象的生命周期，如果一個(gè)對(duì)象持有虛引用，那么和沒(méi)有引用一樣，get永遠(yuǎn)返回null。
 *
 * 需要配合引用隊(duì)列使用，當(dāng)垃圾回收器準(zhǔn)備回收一個(gè)虛引用時(shí)，會(huì)將其加入到引用隊(duì)列中。
 *
 * 程序可以根據(jù)虛引用是否入隊(duì)，來(lái)了解對(duì)象是否即將被垃圾回收，進(jìn)而執(zhí)行一些響應(yīng)操作。
 */
Object obj2 = new Object();
ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(obj2, referenceQueue);
System.out.println(phantomReference.isEnqueued()); // false
obj2 = null;
System.gc();
Thread.sleep(500);
System.out.println(phantomReference.isEnqueued()); // true

標(biāo)記清除

• 根據(jù)可達(dá)性分析，標(biāo)記可以回收的對(duì)象
• 將被標(biāo)記的可回收對(duì)象進(jìn)行回收

內(nèi)存碎片問(wèn)題：造成了不連續(xù)的內(nèi)存碎片。當(dāng)有大對(duì)象需要存儲(chǔ)時(shí)，若連續(xù)的碎片空間存儲(chǔ)不下， 難免會(huì)再次觸發(fā)垃圾回收的操作。

標(biāo)記復(fù)制

• 保留一半的空間，每次只使用一半的空間。
• 每次GC，根據(jù)可達(dá)性分析，將存活對(duì)象復(fù)制到另一片空間。
• 釋放本次使用一半空間。

優(yōu)點(diǎn)：

• 只需針對(duì)一半的空間進(jìn)行回收。
• 避免了內(nèi)存碎片問(wèn)題。
• 只需要按順序分配內(nèi)存空間即可，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：

• 可使用的內(nèi)存空間縮減了一半。
• 執(zhí)行時(shí)需要STW，導(dǎo)致掛起執(zhí)行的用戶線程

標(biāo)記整理

標(biāo)記清除的改進(jìn)

• 根據(jù)可達(dá)性分析，對(duì)可以回收的對(duì)象進(jìn)行標(biāo)記
• 將未被標(biāo)記的存活對(duì)象移動(dòng)到另一端，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存

優(yōu)點(diǎn)：解決了標(biāo)記清除的內(nèi)存碎片問(wèn)題

缺點(diǎn)：

• 相比標(biāo)記清除的直接釋放，需要更多的時(shí)間來(lái)完成整理部分的操作
• 執(zhí)行時(shí)需要STW，導(dǎo)致掛起執(zhí)行的用戶線程

回收算法的在堆內(nèi)存上的應(yīng)用

新生代

根據(jù)新生代的特點(diǎn)，對(duì)象存活率較低，應(yīng)用標(biāo)記復(fù)制算法。分配內(nèi)存空間時(shí)，使用Eden區(qū)與一塊Survivor區(qū)，GC后將存活的對(duì)象放入到另一塊Survivor區(qū)。如果另一塊Survivor區(qū)不夠存放存活對(duì)象，多數(shù)情況下會(huì)使用老年代進(jìn)行分配擔(dān)保（分配擔(dān)保：將無(wú)法存儲(chǔ)的存活對(duì)象放入其他存儲(chǔ)空間）

循環(huán)：

Eden + S0 -> S1 （將Eden 與 S0存活的對(duì)象復(fù)制到S1）

Eden + S1 -> S0

Eden + S0 -> S1

老年代

根據(jù)老年代的特點(diǎn)，對(duì)象存活率較高，一般用標(biāo)記-清除，標(biāo)記-整理算法。

到此這篇關(guān)于Java GC垃圾回收算法分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java GC垃圾回收內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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