全面解析Java的垃圾回收機(jī)制

1、全面解析java的垃圾回收機(jī)制java的堆是一個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，類的實(shí)例（對(duì)象）從中分配空間。java虛擬機(jī)（jvm）的堆中儲(chǔ)存著正在運(yùn)行的應(yīng)用程序所建立的全部對(duì)象，這些對(duì)象通過new、newarray、anewarray和multianewarray等命令建立，但是它們不需要程序代碼來顯式地釋放。普通來說，堆的是由垃圾回收來負(fù)責(zé)的，盡管jvm規(guī)范并不要求特別的垃圾回收技術(shù)，甚至根本就不需要垃圾回收，但是因?yàn)閮?nèi)存的有限性，jvm在實(shí)現(xiàn)的時(shí)候都有一個(gè)由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一種動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)管理技術(shù)，它自動(dòng)地釋放不再被程序引用的對(duì)象，根據(jù)特定的垃圾收集算法來實(shí)現(xiàn)資源自動(dòng)回收的功能。 垃圾收集的意

2、義 在c+中，對(duì)象所占的內(nèi)存在程序結(jié)束運(yùn)行之前向來被占用，在明確釋放之前不能分配給其它對(duì)象；而在java中，當(dāng)沒有對(duì)象引用指向原先分配給某個(gè)對(duì)象的內(nèi)存時(shí)，該內(nèi)存便成為垃圾。jvm的一個(gè)系統(tǒng)級(jí)線程會(huì)自動(dòng)釋放該內(nèi)存塊。垃圾收集意味著程序不再需要的對(duì)象是無用信息，這些信息將被丟棄。當(dāng)一個(gè)對(duì)象不再被引用的時(shí)候，內(nèi)存回收它占據(jù)的空間，以便空間被后來的新對(duì)象用法。實(shí)際上，除了釋放沒用的對(duì)象，垃圾收集也可以清除內(nèi)存記錄碎片。因?yàn)閯?chuàng)建對(duì)象和垃圾收集器釋放丟棄對(duì)象所占的內(nèi)存空間，內(nèi)存會(huì)浮現(xiàn)碎片。碎片是分配給對(duì)象的內(nèi)存塊之間的空閑內(nèi)存洞。碎片收拾將所占用的堆內(nèi)存移到堆的一端，jvm將收拾出的內(nèi)存分配給新的對(duì)象。

3、垃圾收集能自動(dòng)釋放內(nèi)存空間，減輕編程的負(fù)擔(dān)。這使java 虛擬機(jī)具有一些優(yōu)點(diǎn)。首先，它能使編程效率提高。在沒有垃圾收集機(jī)制的時(shí)候，可能要花許多時(shí)光來解決一個(gè)難懂的存儲(chǔ)器問題。在用java語言編程的時(shí)候，靠垃圾收集機(jī)制可大大縮短時(shí)光。第二是它庇護(hù)程序的完整性， 垃圾收集是java語言平安性策略的一個(gè)重要部份。 垃圾收集的一個(gè)潛在的缺點(diǎn)是它的開銷影響程序性能。java虛擬機(jī)必需追蹤運(yùn)行程序中實(shí)用的對(duì)象， 而且終于釋放沒用的對(duì)象。這一個(gè)過程需要花費(fèi)處理器的時(shí)光。第二垃圾收集算法的不完備性，早先采納的某些垃圾收集算法就不能保證100%收集到全部的廢棄內(nèi)存。固然隨著垃圾收集算法的不斷改進(jìn)以及軟硬件運(yùn)行效

4、率的不斷提升，這些問題都可以迎刃而解。 垃圾收集的算法分析 java語言規(guī)范沒有明確地解釋jvm用法哪種垃圾回收算法，但是任何一種垃圾收集算法普通要做2件基本的事情：（1）發(fā)覺無用信息對(duì)象；（2）回收被無用對(duì)象占用的內(nèi)存空間，使該空間可被程序再次用法。 大多數(shù)垃圾回收算法用法了根集（root ）這個(gè)概念；所謂根集就量正在執(zhí)行的java程序可以拜訪的引用變量的集合（包括局部變量、參數(shù)、類變量），程序可以用法引用變量拜訪對(duì)象的屬性和調(diào)用對(duì)象的辦法。垃圾收集首選需要確定從根開頭哪些是可達(dá)的和哪些是不行達(dá)的，從根集可達(dá)的對(duì)象都是活動(dòng)對(duì)象，它們不能作為垃圾被回收，這也包括從根集間接可達(dá)的對(duì)象。而根集通過

5、隨意路徑不行達(dá)的對(duì)象符合垃圾收集的條件，應(yīng)當(dāng)被回收。下面介紹幾個(gè)常用的算法。 1、 引用計(jì)數(shù)法（referee counting collector） 引用計(jì)數(shù)法是唯一沒有用法根集的垃圾回收的法，該算法用法引用計(jì)數(shù)器來區(qū)別存活對(duì)象和不再用法的對(duì)象。普通來說，堆中的每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)引用計(jì)數(shù)器。當(dāng)每一次創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并賦給一個(gè)變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器置為1。當(dāng)對(duì)象被賦給隨意變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器每次加1當(dāng)對(duì)象出了作用域后（該對(duì)象丟棄不再用法），引用計(jì)數(shù)器減1，一旦引用計(jì)數(shù)器為0，對(duì)象就滿足了垃圾收集的條件。 基于引用計(jì)數(shù)器的垃圾收集器運(yùn)行較快，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)光中斷程序執(zhí)行，相宜地必需 實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序。但引用計(jì)數(shù)器增

6、強(qiáng)了程序執(zhí)行的開銷，由于每次對(duì)象賦給新的變量，計(jì)數(shù)器加1，而每次現(xiàn)有對(duì)象出了作用域生，計(jì)數(shù)器減1。 2、acing算法（tracing collector） tracing算法是為了解決引用計(jì)數(shù)法的問題而提出，它用法了根集的概念?；趖racing算法的垃圾收集器從根集開頭掃描，識(shí)別出哪些對(duì)象可達(dá)，哪些對(duì)象不行達(dá)，并用某種方式標(biāo)志可達(dá)對(duì)象，例如對(duì)每個(gè)可達(dá)對(duì)象設(shè)置一個(gè)或多個(gè)位。在掃描識(shí)別過程中，基于tracing算法的垃圾收集也稱為標(biāo)志和清除（mark-and-sweep）垃圾收集器。 3、compacting算法（compacting collector） 為了解決堆碎片問題，基于tracin

7、g的垃圾回收汲取了compacting算法的思想，在清除的過程中，算法將全部的對(duì)象移到堆的一端，堆的另一端就變成了一個(gè)相鄰的空閑內(nèi)存區(qū)，收集器會(huì)對(duì)它移動(dòng)的全部對(duì)象的全部引用舉行更新，使得這些引用在新的位置能識(shí)別本來 的對(duì)象。在基于compacting算法的收集器的實(shí)現(xiàn)中，普通增強(qiáng)句柄和句柄表。 4、copying算法（co collector） 該算法的提出是為了克服句柄的開銷和解決堆碎片的垃圾回收。它開頭時(shí)把堆分成 一個(gè)對(duì)象 面和多個(gè)空閑面， 程序從對(duì)象面為對(duì)象分配空間，當(dāng)對(duì)象滿了，基于coping算法的垃圾 收集就從根集中掃描活動(dòng)對(duì)象，并將每個(gè) 活動(dòng)對(duì)象復(fù)制到空閑面（使得活動(dòng)對(duì)象所占的內(nèi)存

8、之間沒有空閑洞），這樣空閑面變成了對(duì)象面，本來的對(duì)象面變成了空閑面，程序會(huì)在新的對(duì)象面中分配內(nèi)存。 一種典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它將堆分成對(duì)象面和空閑區(qū)域面，在對(duì)象面與空閑區(qū)域面的切換過程中，程序暫停執(zhí)行。 5、generation算法（generational collector） stop-and-copy垃圾收集器的一個(gè)缺陷是收集器必需復(fù)制全部的活動(dòng)對(duì)象，這增強(qiáng)了程序等待時(shí)光，這是coping算法低效的緣由。在程序設(shè)計(jì)中有這樣的邏輯：多數(shù)對(duì)象存在的時(shí)光比較短，少數(shù)的存在時(shí)光比較長(zhǎng)。因此，generation算法將堆分成兩個(gè)或多個(gè)，每個(gè)子堆作為

9、對(duì)象的一代（generation）。因?yàn)槎鄶?shù)對(duì)象存在的時(shí)光比較短，隨著程序丟棄不用法的對(duì)象，垃圾收集器將從最衰老的子堆中收集這些對(duì)象。在分代式的垃圾收集器運(yùn)行后，上次運(yùn)行存活下來的對(duì)象移到下一最高代的子堆中，因?yàn)槔弦淮淖佣巡粫?huì)常常被回收，因而節(jié)約了時(shí)光。 6、adaptive算法（adaptive collector） 在特定的狀況下，一些垃圾收集算法會(huì)優(yōu)于其它算法?；赼daptive算法的垃圾收集器就是監(jiān)控當(dāng)前堆的用法狀況，并將挑選適當(dāng)算法的垃圾收集器。 透視java垃圾回收 1、行參數(shù)透視垃圾收集器的運(yùn)行 2、用法system.gc（）可以不管jvm用法的是哪一種垃圾回收的算法，都可以

10、哀求java的垃圾回收。 在指令行中有一個(gè)參數(shù)-verbosegc可以查看java用法的堆內(nèi)存的狀況，它的格式如下： java -verbosegc class 可以看個(gè)例子： class testgc public ic vo main（string args） new testgc（）； system.gc（）； system.runfinalization（）； 在這個(gè)例子中，一個(gè)新的對(duì)象被創(chuàng)建，因?yàn)樗鼪]有用法，所以該對(duì)象快速地變?yōu)榭蛇_(dá)，程序編譯后，執(zhí)行指令： java -verbosegc testgc 后結(jié)果為： full gc 168k- 97k（1984k）， 0.0253873

11、 secs 機(jī)器的環(huán)境為，windows 2000 + jdk1.3.1，箭頭前后的數(shù)據(jù)168k和97k分離表示垃圾收集gc前后全部存活對(duì)象用法的內(nèi)存容量，解釋有168k-97k=71k的對(duì)象容量被回收，括號(hào)內(nèi)的數(shù)據(jù)1984k為堆內(nèi)存的總?cè)萘?，收集所需要的時(shí)光是0.0253873秒（這個(gè)時(shí)光在每次執(zhí)行的時(shí)候會(huì)有所不同）。 2、finalize辦法透視垃圾收集器的運(yùn)行 在jvm垃圾收集器收集一個(gè)對(duì)象之前 ，普通要求程序調(diào)用適當(dāng)?shù)霓k法釋放資源，但在沒有明確釋放資源的狀況下，java提供了缺省機(jī)制來終止化該對(duì)象心釋放資源，這個(gè)辦法就是finalize（）。它的原型為： protect void fi

12、nalize（） throws throwable 在finalize（）辦法返回之后，對(duì)象消逝，垃圾收集開頭執(zhí)行。原型中的throws throwable表示它可以拋出任何類型的異樣。 之所以要用法finalize（），是因?yàn)橛袝r(shí)需要實(shí)行與java的一般辦法不同的一種辦法，通過分配內(nèi)存來做一些具有c風(fēng)格的事情。這主要可以通過固有辦法來舉行，它是從java里調(diào)用非java辦法的一種方式。c和c+是目前唯一獲得固有辦法支持的語言。但因?yàn)樗鼈兡苷{(diào)用通過其他語言編寫的子程序，所以能夠有效地調(diào)用任何東西。在非java代碼內(nèi)部，大概能調(diào)用c的malloc（）系列函數(shù)，用它分配存儲(chǔ)空間。而且除非調(diào)用了（）

13、，否則存儲(chǔ)空間不會(huì)得到釋放，從而造成內(nèi)存漏洞的浮現(xiàn)。固然，free（）是一個(gè)c和c+函數(shù)，所以我們需要在finalize（）內(nèi)部的一個(gè)固有辦法中調(diào)用它。也就是說我們不能過多地用法finalize（），它并不是舉行一般清除工作的抱負(fù)場(chǎng)所。 在一般的清除工作中，為清除一個(gè)對(duì)象，那個(gè)對(duì)象的用戶必需在希翼舉行清除的地點(diǎn)調(diào)用一個(gè)清除辦法。這與c+破壞器的概念稍有抵觸。在c+中，全部對(duì)象都會(huì)破壞（清除）。或者換句話說，全部對(duì)象都應(yīng)當(dāng)破壞。若將c+對(duì)象創(chuàng)建成一個(gè)本地對(duì)象，比如在堆棧中創(chuàng)建（在java中是不行能的），那么清除或破壞工作就會(huì)在結(jié)束花括號(hào)所代表的、創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的作用域的末尾舉行。若對(duì)象是用new創(chuàng)

14、建的（類似于java），那么當(dāng)程序員調(diào)用c+的delete指令時(shí)（java沒有這個(gè)指令），就會(huì)調(diào)用相應(yīng)的破壞器。若程序員遺忘了，那么永久不會(huì)調(diào)用破壞器，我們終于得到的將是一個(gè)內(nèi)存漏洞，另外還包括對(duì)象的其他部分永久不會(huì)得到清除。 相反，java不允許我們創(chuàng)建本地（局部）對(duì)象-無論如何都要用法new。但在java中，沒有delete指令來釋放對(duì)象，由于垃圾收集器會(huì)協(xié)助我們自動(dòng)釋放存儲(chǔ)空間。所以假如站在比較簡(jiǎn)化的立場(chǎng)，我們可以說正是因?yàn)榇嬖诶占瘷C(jī)制，所以java沒有破壞器。然而，隨著以后學(xué)習(xí)的深化，就會(huì)知道垃圾收集器的存在并不能徹低消退對(duì)破壞器的需要，或者說不能消退對(duì)破壞器代表的那種機(jī)制的需要（

15、而且肯定不能挺直調(diào)用finalize（），所以應(yīng)盡量避開用它）。若希翼執(zhí)行除釋放存儲(chǔ)空間之外的其他某種形式的清除工作，仍然必需調(diào)用java中的一個(gè)辦法。它等價(jià)于c+的破壞器，只是沒后者便利。 下面這個(gè)例子向大家展示了垃圾收集所經(jīng)受的過程，并對(duì)前面的陳述舉行了總結(jié)。 class chair static boolean gcrun = fae; static boolean f = false; static int created = 0; static int finalized = 0; int i; chair（） i = +created; if（created = 47） syste

16、m.out.print（created 47）； protected void finalize（） if（！gcrun） gcrun = true; system.out.println（beginning to finalize after + created + chairs have been created）； if（i = 47） system.out.println（finalizing chair 47， +setting flag to stop chair creation）； f = true; finalized+; if（finalized = created） sy

17、stem.out.println（all + finalized + finalized）； public class garbage public static void main（string args） if（args.length = 0） system.err.println（usage: n + java garbage beforen or:n + java garbage after）； return; while（！chair.f） new chair（）； new string（to take up space）； system.out.println（after all chairs have been created:n + total created = + chair