深入JVM内核(四)

JAVA 2015-12-05

今天让我们对GC及其算法进行研究。

首先,什么是GC,我们在前面说过,就算垃圾收集器,Java中,GC的对象是堆空间和永久区。那么它是靠什么方法来搜集垃圾的呢?有以下四种:

  1. 引用计数法
  2. 标记清除
  3. 标记压缩
  4. 复制算法

    让我们逐个介绍。

1.引用记数法,这是一种出现比较早的算法,它通过引用计算来回收垃圾,Python,ActionScript3语言中也采用了这种算法。 引用计数器的实现很简单,对于一个对象A,只要有任何一个对象引用了A,则A的引用计数器就加1,当引用失效时,引用计数器就减1。只要对象A的引用计数器的值为0,则对象A就不可能再被使用。结合示意图理解。

1.png

但它也存在问题:1.引用和去引用伴随加法和减法,影响性能 2.很难处理循环引用

2.标记清除法 标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段:标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是,在标记阶段,首先通过根节点,标记所有从根节点开始的可达对象。因此,未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后,在清除阶段,清除所有未被标记的对象。 2.png

理解起来并不困难

3.标记压缩法 标记-压缩算法适合用于存活对象较多的场合,如老年代。它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。和标记-清除算法一样,标记-压缩算法也首先需要从根节点开始,对所有可达对象做一次标记。但之后,它并不简单的清理未标记的对象,而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。之后,清理边界外所有的空间。 3.png

4.复制算法 与标记-清除算法相比,复制算法是一种相对高效的回收方法,但是不适用于存活对象较多的场合 如老年代。它的思想是将原有的内存空间分为两块,每次只使用其中一块,在垃圾回收时,将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中,之后,清除正在使用的内存块中的所有对象,交换两个内存的角色,完成垃圾回收。原理图如下 4.png

那么算法的选择有什么依据呢?这里涉及到分代思想:依据对象的存活周期进行分类,短命对象归为新生代,长命对象归为老年代。根据不同代的特点,选取合适的收集算法(少量对象存活,适合复制算法;大量对象存活,适合标记清理或者标记压缩),也就是说,引用计数算法并没有被采用

这里我们顺便补充可触及性的概念 1.可触及:从根节点可以触及到这个对象 2.可复活的:一旦所有引用被释放,就是可复活状态,因为在finalize()中可能复活该对象 3.不可触及的,在finalize()后,可能会进入不可触及状态,不可触及的对象不可能复活,可以回收 下面看一段实例代码:

public class CanReliveObj{
    public static CanReliveObj obj;
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("CanReliveObj finalize called");
        obj=this;
    }
    @Override
    public String toString(){
         return "I am CanReliveObj";
    }
       public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
              obj=new CanReliveObj();
              obj=null;   //可复活
              System.gc();
              Thread.sleep(1000);
              if(obj==null){
              System.out.println("obj 是 null");{
              else{
                     System.out.println("obj 可用");
                                    }
               System.out.println("第二次gc");
               obj=null;    //不可复活
               System.gc();
               Thread.sleep(1000);
               if(obj==null){
               System.out.println("obj 是 null");
               }else{
               System.out.println("obj 可用");
                  }
                      }
                             }

输出:CanReliveObj finalize called obj 可用 第二次gc obj 是 null

因此对于可触及性我们应当避免使用finalize(),操作不慎可能导致错误,可以使用try-catch-finally来替代它。

Stop-The-World现象 即Java中一种全局暂停的现象,顾名思义,全局停顿,所有Java代码停止,native代码可以执行,但不能和JVM交互,多半由于GC引起(原因可以是Dump线程,死锁检查或者堆Dump)

GC产生全局停顿的原因:垃圾清理赶不上垃圾产生的速度。它的危害在于长时间服务停止,没有响应,如果遇到HA系统,可能引起主备切换,严重危害生产环境。

最后,由于本人水平有限,这里对GC算法相关只是做了一个简单介绍,要想深入了解,大家还必须多看大牛的文章并亲自探究才能有所收获。


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