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【JVM】垃圾回收机制|死亡对象的判断算法|垃圾回收算法

article 2024/9/26 1:13:22

思维导图

1.找到谁是垃圾

1）引用计数（不是JVM采取的方式，而是Python/PHP的方案）

2）可达性分析（是JVM采用的方案）

2.释放对应的内存的策略

1）标记-清除（并不实用）

2）复制算法

3）标记-整理

4）分代算法

垃圾回收机制GC，是Java提供的对于内存自动回收的机制，相对于C/C++的手动回收malloc free来命名的，GC需要消耗额外的系统资源，而且存在非常影响执行效率的“STW”问题(stop the world)，触发GC的时候，就可能一瞬间把系统负载拉满，导致服务器无法响应其他的请求

GC回收的是“内存”，更准确的说是“对象”，回收的是“堆上的内存”

1）程序计数器：不需要额外回收，线程销毁，自然回收了

2）栈：：不需要额外回收，线程销毁，自然回收了

3）元数据区：一般也不需要，都是加载类，很少“卸载类”

4）堆：GC的主力

回收一定是一次回收一个完整的对象，不能回收半个对象（一个对象有10个成员，肯定是把10个成员的内存都回收了，而不是只回收一部分）

GC的流程，主要是两个步骤：

1.找到谁是垃圾（即不被继续使用的对象）

2.释放对应的内存

1.找到谁是垃圾

谁是垃圾，这个事情，不太好找；一个对象，什么时候创建，时机往往是明确的，但是什么时候不在使用，时机往往是模糊的...在编程中，一定要确保，代码中使用的每个对象，都得是有效的，千万不要出现“提前释放”的情况（宁可放过，也不能错杀）

因此判定一个对象是否是垃圾，判定方式是比较保守的；此处引入了一个非常"保守“的做法，一定不会误判的做法（可能会释放不及时），判定某个对象，是否存在引用指向它

Test t = new Test();

使用对象，都是通过引用的方式来使用的，如果没有引用指向这个对象，意味着这个对象注定无法在代码中使用，如果没有引用指向的对象就可以视为是垃圾了

Test t = new Test();
t = null;

修改t的指向，此时new Test（）的对象就没有引用指向了，此时这个对象就可以认为是”垃圾“

具体怎么判断，某个对象是否有引用指向呢？有很多方式来实现，下面介绍两种方式

如果面试官问：GC中，如何判定对象是垃圾，那么两种都要回答

如果问：Java的GC中，如何判定对象是垃圾，那么只需要回答第二种

1）引用计数（不是JVM采取的方式，而是Python/PHP的方案）

给对象增加⼀个引⽤计数器，每当有⼀个地⽅引⽤它时，计数器就+1；当引⽤失效时，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使⽤的，即对象已"死"

Test a = new Test();
Test b = a;
//把对象的地址进行赋值，都知道对象的地址了，自然就能找到对象，更能找到对象旁边的计数器了
b = null;
a = null;
//引用计数器为0，此时对象就是垃圾了

but，这种方案有两个缺陷：

（1）消耗额外的存储空间

如果对象比较大，浪费的空间还好，对象比较小，空间占用就多了，并且对象数目多，空间的浪费就多了

（2）存在”循环引用“的问题（面试考到引用计数的重点）

class Test {
    Test t;
}

Test a = new Test();
Test b = new Test();
a.t = b;
b.t = a;

a = null;
b = null;

此时，这两对象相互指向对方，导致两个对象的引用计数都为1（不为0，不是垃圾），但是外部代码，也无法访问到这两个对象

这个问题也是能解决的，需要付出额外的代价（搭配一些其他的机制来解决），Python和PHP通过额外的机制，避免形成循环引用（自动检测是否形成了循环引用，并且给出了一些报错提示）

2）可达性分析（是JVM采用的方案）

解决了空间的问题，也解决了循环引用的问题，但是同时也要付出代价，时间上的代价

JVM把对象之间的引用关系，理解形成了一个”树形结构“；JVM就会不停的遍历这样的结构，把所有能够遍历访问到的对象标记成”可达“，剩下的就是”不可达“

class Node{
    Node left;
    Node right;
}

Node build() {
    Node a = new Node();
    Node b = new Node();
    Node c = new Node();
    Node d = new Node();
    Node e = new Node();
    Node f = new Node();
    Node g = new Node();

    a.left = b;
    a.right = c;
    b.left = d;
    b.right = e;
    e.left = g;
    c.right = f;
        
    return a;
}

Node root = build();
//此处只有一个引用，通过这个引用，就能访问到所有树上的结点对象

如果a.right = null；

此时c就不可达了，同时f也就不可达了