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GC垃圾回收机制(GC,即Garbage Collection)是一种自动管理内存的机制,被广泛应用于现代编程语言中。它的原理是通过监测和回收不再被程序使用的内存资源,以避免内存泄漏和提高运行效率。

GC垃圾回收机制(GC垃圾回收机制原理)

在传统的编程模型中,程序员需要手动分配和释放内存资源。由于人为的失误或者程序逻辑上的疏漏,内存泄漏的情况时有发生。内存泄漏指的是程序使用的内存没有被正确释放,导致内存空间的浪费。而GC机制的作用就是解决这个问题。

GC机制通过周期性地扫描内存空间,检查对象是否还被其他部分引用。如果对象没有被引用,那么它就成为垃圾,GC会回收它所占用的内存资源,以便给其他对象使用。这种自动回收的机制大大减轻了程序员的负担,让他们更加专注于业务逻辑的实现。

具体来说,GC机制分为几个步骤。它会通过“根对象”来检测内存中的存活对象。根对象一般是全局变量、静态变量或者栈中的引用。GC会追踪这些存活对象所引用的对象,形成一个引用图。GC会遍历引用图,将没有被引用的对象标记为垃圾,并释放它们所占用的内存。

不同的编程语言实现了不同的GC策略。常见的策略包括标记-清除、复制、标记-整理等。“标记-清除”是最基本的策略,它通过标记垃圾对象并清除它们,但容易产生内存碎片。而“复制”则是将存活对象复制到一个新的内存空间,然后清除原来的内存空间,但需要额外的空间开销。而“标记-整理”则是将存活对象移动到内存空间的一端,然后清除剩余的空间。

GC垃圾回收机制是一种强大的内存管理工具,可以自动清除不再被使用的内存资源,提高程序的运行效率和稳定性。但它也有一些缺点,如延迟回收和回收效率低等。在编写高效的程序时,我们仍然需要注意内存的使用和释放,以避免不必要的内存占用。

GC垃圾回收机制(GC垃圾回收机制原理)

在我们程序运行中会不断创建新的对象,这些对象会存储在内存中,如果没有一套机制来回收这些内存,那么被占用的内存会越来越多,可用内存会越来越少,直至内存被消耗完。于是就有了一套垃圾回收机制来做这件维持系统平衡的任务。1.确保被引用对象的内存不被错误的回收2.回收不再被引用的对象的内存空间给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加1;当引用失效时, 计数器值就减1;任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。优点:引用计数收集器可以很快地执行,交织在程序的运行之中。缺点:很难处理循环引用,比如上图中相互引用的两个对象,计数器不为0,则无法释放,但是这样的对象存在是没有意义的,空占内存了。引用计数法处理不了的相互引用的问题,那么就有了可达性分析来解决了这个问题。从GC Roots作为起点,向下搜索它们引用的对象,可以生成一棵引用树,树的节点视为可达对象,反之最终不能与GC Roots有引用关系的视为不可达,不可达对象即为垃圾回收对象。我自己的理解是,皇室家族每过一段时间,会进行皇室成员排查,从皇室第一代开始往下找血缘关系的后代,如果你跟第一代皇室没有关系,那么你就会被剔除皇室家族。1.虚拟机栈中引用的对象(正在运行的方法使用到的变量、参数等)2.方法区中类静态属性引用的对象(static关键字声明的字段)3.方法区中常量引用的对象,(也就是final关键字声明的字段)4.本地方法栈中引用的对象(native方法)1.显示地赋予某个对象为null,切断可达性在main方法中创建objectA、objectB两个局部变量,而且相互引用。相互引用直接调System.gc()是回收不了的。而将两者都置为null,切断相互引用,切断了可达性,与GCRoots无引用,那么这两个对象就会被回收调。2.将对象的引用指向另一个对象这里将one的引用也指向了two引用指向的对象,那么one原本指向的对象就失去了GCRoots引用,这里就判断该对象可被回收。3.局部对象的使用当方法执行完,局部变量object对象会被判定为可回收对象。4.只有软、弱、虚引用与之关联new出来的对象被强引用了,就需要去掉强引用,改为弱引用。被弱引用之后,需要置空来干掉强引用,达到随时可回收的效果。只被软引用的对象在内存不足的情况,可能会被GC回收掉。只被弱引用持有的对象,随时都可能被GC回收,该对象就为可回收对象。是不是被判定为了可回收对象,就一定会被回收了呢。其实Ojbect类中还有一个finalize方法。这个方法是对象在被GC回收之前会被触发的方法。该方法翻译过来就是:当垃圾回收确定不再有对该对象的引用时,由垃圾回收器在对象上调用。子类重写finalize方法以处置系统资源或执行其他清除。说人话就是对象死前会给你一个回光返照,让你清醒一下,想干什么就干什么,甚至可以把自己救活。我们可以通过重写finalize方法,来让对象复活一下。示例:执行的结果:这里我们重写FinalizeGC类的finalize方法, 使用FinalizeGC.instance = this语句,让对象又有了引用,不再被判定为可回收对象,这里就活了。然后再置空再回收一下,这个对象就死了,没有再被救活了。所以finalize方法只能被执行一次,没有再次被救活的机会。在JDK1.8版本废弃了永久代,替代的是元空间(MetaSpace),元空间与永久代上类似,都是方法区的实现,他们最大区别是:元空间并不在JVM中,而是使用本地内存。元空间有注意有两个参数:MetaspaceSize :初始化元空间大小,控制发生GC阈值MaxMetaspaceSize : 限制元空间大小上限,防止异常占用过多物理内存为什么移除永久代?移除永久代原因:为融合HotSpot JVM与JRockit VM(新JVM技术)而做出的改变,因为JRockit没有永久代。有了元空间就不再会出现永久代OOM问题了!1.Generational Collection(分代收集)算法分代收集算法是GC垃圾回收算法的总纲领。现在主流的Java虚拟机的垃圾收集器都采用分代收集算法。Java 堆区基于分代的概念,分为新生代(Young Generation)和老年代(Tenured Generation),其中新生代再细分为Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间。 (Survivor:幸存者)分代收集算法会结合不同的收集算法来处理不同的空间,因此在学习分代收集算法之前我们首先要了解Java堆区的空间划分。Java堆区的空间划分在Java虚拟机中,各种对象的生命周期会有着较大的差别。应该对不同生命周期的对象采取不同的收集策略,根据生命周期长短将它们分别放到不同的区域,并在不同的区域采用不同的收集算法,这就是分代的概念。当执行一次GC Collection时,Eden空间的存活对象会被复制到To Survivor空间,并且之前经过一次GC Collection并在From Survivor空间存活的仍年轻的对象也会复制到To Survivor空间。对象进入到From和To区之后,对象的GC分代年龄ege的属性,每经过GC回收存活下来,ege就会+1,当ege达到15了,对象就会晋级到老年代。2.Mark-Sweep(标记-清除)算法标记清除:标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象,清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。标记-清除算法主要是运用在Eden区,该区对象很容易被回收掉,回收率很高。3.Copying(复制)算法复制算法的使用在From区和To区,每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了,就将还存活着的对象复制到另外一块上面,然后再把已使用的内存空间一次清理掉,这样一来就不容易出现内存碎片的问题。缺点:可使用内存缩减为一半大小。那么复制算法使可使用内存大小会减半,设计上是怎么解决这个问题的呢。就是给From和To区划分尽可能小的区域。经过大数据统计之后,对象在第一次使用过后,绝大多数都会被回收,所以能进入第一次复制算法的对象只占10%。那么设计上,Eden、From、To区的比例是8:1:1,绝大多数对象会分配到Eden区,这样就解决了复制算法缩减可用内存带来的问题。4.Mark-Compact (标记—整理)算法在新生代中可以使用复制算法,但是在老年代就不能选择复制算法了,因为老年代的对象存活率会较高,这样会有较多的复制操作,导致效率变低。标记—清除算法可以应用在老年代中,但是它效率不高,在内存回收后容易产生大量内存碎片。因此就出现了一种标记—整理算法,与标记—清除算法不同的是,在标记可回收的对象后将所有存活的对象压缩到内存的一端,使它们紧凑地排列在一起,然后对边界以外的内存进行回收,回收后,已用和未用的内存都各自一边。垃圾收集算法是内存回收的方法论,那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现:Serial 收集器(复制算法): 新生代单线程收集器,标记和清理都是单线程,优点是简单高效;Serial Old 收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器,Serial 收集器的老年代版本;ParNew 收集器 (复制算法): 新生代收并行集器,实际上是 Serial 收集器的多线程版本,在多核 CPU 环境下有着比 Serial 更好的表现;CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器(标记-清除算法): 老年代并行收集器,以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,具有高并发、低停顿的特点,追求最短 GC 回收停顿时间。

GC垃圾回收机制是什么

回收机制就是 当一些资源被创建使用之后或不在调用的话 就会变成垃圾,垃圾的话会占用空间,这时候就需要释放空间给其他程序使用,所以JAVA拥有自动垃圾回收机制。

GC的工作原理: 引用计数,标记复制"引用计数"是一种简单但速度很慢的垃圾回收技术.

"标记复制"的运行机制,垃圾回收器遍历包含所有引用的列表,当发现存活的对象引用时做上标记,这样当遍历完所有对象引用并做上标记的时候,执行垃圾回收,将没有标记的对象堆空间释放.

垃圾回收机制的优点:Java的垃圾回收机制使得java程序员不用担心内存空间的分配,减少了内存溢出.但同时也牺牲了一定的性能.

GC垃圾回收机制原理

GC的工作原理: 引用计数,标记复制"引用计数"是一种简单但速度很慢的垃圾回收技术.所有对象都有一个引用计数器,当有引用连接时计数器加1,当引用离开作用域时或者被置于NULL时,计数器-1,垃圾回收器会在所有包含对象引用的列表上进行遍历,当发现某个对象的引用计数为0时,就释放占用的空间."标记复制"的运行机制,垃圾回收器遍历包含所有引用的列表,当发现存活的对象引用时做上标记,这样当遍历完所有对象引用并做上标记的时候,执行垃圾回收,将没有标记的对象堆空间释放.

垃圾回收机制的优点:Java的垃圾回收机制使得java程序员不用担心内存空间的分配,减少了内存溢出.但同时也牺牲了一定的性能.

GC垃圾回收机制的四种回收算法

常用的垃圾回收算法有:

(1).引用计数算法:

给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加1;当引用失效时,计数器值就减1;任何时刻计数器都为0的对象就是不再被使用的,垃圾收集器将回收该对象使用的内存。

引用计数算法实现简单,效率很高,微软的COM技术、ActionScript、Python等都使用了引用计数算法进行内存管理,但是引用计数算法对于对象之间相互循环引用问题难以解决,因此java并没有使用引用计数算法。

(2).根搜索算法:

通过一系列的名为“GC Root”的对象作为起点,从这些节点向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain),当一个对象到GC Root没有任何引用链相连时,则该对象不可达,该对象是不可使用的,垃圾收集器将回收其所占的内存。

主流的商用程序语言C#、java和Lisp都使用根搜素算法进行内存管理。

在java语言中,可作为GC Root的对象包括以下几种对象:

a. java虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象。

b.方法区中的类静态属性引用的对象。

c.方法区中的常量引用的对象。

d.本地方法栈中JNI本地方法的引用对象。

java方法区在Sun HotSpot虚拟机中被称为永久代,很多人认为该部分的内存是不用回收的,java虚拟机规范也没有对该部分内存的垃圾收集做规定,但是方法区中的废弃常量和无用的类还是需要回收以保证永久代不会发生内存溢出。

判断废弃常量的方法:如果常量池中的某个常量没有被任何引用所引用,则该常量是废弃常量。

判断无用的类:

(1).该类的所有实例都已经被回收,即java堆中不存在该类的实例对象。

(2).加载该类的类加载器已经被回收。

(3).该类所对应的java.lang.Class对象没有任何地方被引用,无法在任何地方通过反射机制访问该类的方法。

Java中常用的垃圾收集算法:

(1).标记-清除算法:

最基础的垃圾收集算法,算法分为“标记”和“清除”两个阶段:首先标记出所有需要回收的对象,在标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象。

标记-清除算法的缺点有两个:效率问题,标记和清除效率都不高。标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片,空间碎片太多会导致当程序需要为较大对象分配内存时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。

(2).复制算法:

将可用内存按容量分成大小相等的两块,每次只使用其中一块,当这块内存使用完了,就将还存活的对象复制到另一块内存上去,然后把使用过的内存空间一次清理掉。这样使得每次都是对其中一块内存进行回收,内存分配时不用考虑内存碎片等复杂情况,只需要移动堆顶指针,按顺序分配内存即可,实现简单,运行高效。

复制算法的缺点显而易见,可使用的内存降为原来一半。

(3).标记-整理算法:

标记-整理算法在标记-清除算法基础上做了改进,标记阶段是相同的标记出所有需要回收的对象,在标记完成之后不是直接对可回收对象进行清理,而是让所有存活的对象都向一端移动,在移动过程中清理掉可回收的对象,这个过程叫做整理。

标记-整理算法相比标记-清除算法的优点是内存被整理以后不会产生大量不连续内存碎片问题。

复制算法在对象存活率高的情况下就要执行较多的复制操作,效率将会变低,而在对象存活率高的情况下使用标记-整理算法效率会大大提高。

(4).分代收集算法:

根据内存中对象的存活周期不同,将内存划分为几块,java的虚拟机中一般把内存划分为新生代和年老代,当新创建对象时一般在新生代中分配内存空间,当新生代垃圾收集器回收几次之后仍然存活的对象会被移动到年老代内存中,当大对象在新生代中无法找到足够的连续内存时也直接在年老代中创建。

GC垃圾回收机制是自动回收吗

不一定。现在jvm采用分代回收机制,简单来说就是分为新生代和老生代,老生代内存空间比新生代大;大部分新对象都会优先分配到新生代,当新生代空间满了会发起一次Minor GC。而新分配的大对象或者在新生代空间里存活很久的对象会被放到老生代里,老生代空间满了会发起Major GC,但由于老生代里的对象生命周期比较长加上Major GC速度比Minor GC慢很多,所以发生在老生代的Major GC相对会比Minor GC少很多。因此垃圾能不能被立即回收,要看垃圾的大小,它所处在的空间和当前所处空间是否已满才能基本确定。

若想了解得更详细,可以看看《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》这本书。

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