JVM的垃圾回收机制(GC机制)

简介: Java的JVM实行自动垃圾回收机制(GC),主要针对堆中的对象。当对象无引用可达时,被视为垃圾。垃圾回收包含“找垃圾”和“回收垃圾”两步。找垃圾通过引用计数(非Java使用)和可达性分析(Java使用)来识别无用对象。可达性分析从根对象开始遍历,未被标记的对象视为垃圾。回收垃圾常用标记清除方法,但可能导致内存碎片。此过程消耗资源,且碎片化影响内存分配效率。

在Java代码运行的过程中,JVM发现 某些资源不需要再使用的时候,就会自动把资源所占的内存给回收掉,就不需要程序员自行操作了。“自动回收资源”就是JVM的“垃圾回收机制”,“垃圾回收机制”也称"GC机制"。

对于Java代码来说,"垃圾回收机制"的回收对象就是"堆"上的对象。因为"栈"上的局部变量,跟随栈帧的生命周期,一个方法执行结束,栈帧销毁,内存也就释放了;"方法区"中的静态变量,跟随着"类"的生命周期,因此静态变量是在程序运行期间始终存在的,无需释放。那么"垃圾"就是 "堆"中的对象。

垃圾回收机制可以分为两大步骤:"找垃圾","回收垃圾"。

  1. 找垃圾
    "找垃圾"有两种方式,分别是 引用计数(python的方式) 和 可达性分析(Java的方式)。

1.1 引用计数
对于一个new出来的对象,会单独安排一块内存空间 来保存一个计数器。这个计数器 就用来描述当前这个对象 有几个引用指向它。当计数器为0时,也就意味着没有引用指向这个对象了,那么这个对象就是"垃圾"了。

1.2 可达性分析
在Java代码运行的过程中,会有一个或一组扫描线程,周期性地扫描代码中的所有对象。这个扫描线程,会从一些特定的对象出发,尽可能地进行遍历访问,把所有能够访问到的对象 标记为 可达。反之,经过扫描之后,没有被标记的对象,就是"垃圾"了。可达性分析 是周期性地进行,会消耗一定地系统资源。

  1. 回收垃圾
    2.1 标记清除
    把找到的"垃圾"对象直接释放掉,这就是标记清除的回收方式。这种方式并不好,因为这样的回收垃圾的方法会导致内存中有很多的内存碎片。随着程序的运行,内存碎片会越来越多,这就会导致后续申请内存空间时非常困难。回收垃圾的目的本就是为了释放内存空间,从而让其它进程申请到内存空间,但这种释放内存的方式并没有达到想要的效果。

如下图,虽然此时内存中共有3MB的空闲内存,但都不是连续的,因此其它进程只能申请到小于等于1MB的内存。

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