对接标准做好门户网站建设,库存网站建设定制,旺道优化软件,网页设计与制作课件张松炎目录
一、前言
二、标记阶段#xff1a;引用计数算法
三、标记阶段#xff1a;可达性分析算法
#xff08;一#xff09;基本思路
#xff08;二#xff09;GC Roots对象
四、对象的finalization机制
五、MAT与JProfiler的GC Roots溯源
六、清除阶段#xff1a;…目录
一、前言
二、标记阶段引用计数算法
三、标记阶段可达性分析算法
一基本思路
二GC Roots对象
四、对象的finalization机制
五、MAT与JProfiler的GC Roots溯源
六、清除阶段标记-清除算法Mark-Sweep
七、清除阶段复制算法Copying
八、清除阶段标记-整理算法Mark-Compact
九、对比三种算法
十、分代收集算法
十一、增量收集算法、分区算法 一、前言
对于Java开发人员而言自动内存管理就像是一个黑匣子如果过度依赖于“自动”那么将会是一场灾难最严重的莫过于弱化Java人员在程序出现内存溢出时定位问题和解决问题的能力。
所以了解JVM的自动内存分配和内存回收原理显得非常重要在遇见OOM的时候才能快速的根据错误异常日志定位问题和解决问题。
当需要排查各种内存溢出内存泄漏问题时当垃圾收集成为系统达到更高并发量的瓶颈时我们必须对这些“自动化”的技术实施必要的监控和调节。
垃圾回收器可以对年轻代和老年代进行回收甚至是全堆和方法区的回收其中Java堆时垃圾收集器的工作重点
从次数上讲频繁手机Young区较少收集Old区基本不动方法区
那么什么是垃圾
垃圾是指运行程序中没有任何指针指向的对象这个对象就是需要被回收的垃圾
二、标记阶段引用计数算法
对每个对象保存一个整型的引用计数器属性用于记录被对象引用的情况。被对象引用了就1引用失效就-1,0表示不可能再被使用可进行回收
优点实现简单垃圾便于辨识判断效率高回收没有延迟性
缺点
需要单独的字段存储计数器增加了存储空间的开销每次赋值需要更新计数器伴随加减法操作增加了时间开销无法处理循环引用的情况致命缺陷导致JAVA的垃圾回收器中没有使用这类算法 引用计数算法是很多语言的资源回收选择例如python它更是同时支持引用计数和垃圾回收机制python如何解决循环引用 手动解除使用弱引用weakrefpython提供的标准库旨在解决循环引用 三、标记阶段可达性分析算法
一基本思路
可达性分析算法是以根对象GCRoots为起始点按照从上到下的方式搜索被根对象集合所连接的目标对象是否可达
使用可达性分析算法后内存中存活的对象都被被根对象集合直接或间接连接着搜索所走过的路径称为引用链。如果目标对象没有任何引用链相连则是不可达的意味着该对象已经死亡可以标记为垃圾对象。
在可达性分析算法中只有能够被根对象集合直接或者间接连接的对象才是存活的对象
二GC Roots对象
根对象GC Roots包括以下几种
虚拟机栈中引用的对象比如各个线程被调用的方法中使用到的参数、局部变量本地方法栈内JNI,引用的对象方法区中静态属性引用的对象比如java类的引用类型静态变量方法区中常量引用的对象比如字符串常量池里的引用所有被同步锁synchronized持有的对象Java虚拟机内部的引用比如基本数据类型对应的class对象一些常驻的异常对象如nullpointerExceptionOOMerror系统类加载器反映java虚拟机内部情况的JMXBean,JVMTI中注册的回调本地代码缓存等 除了固定的GC Roots集合之外根据用户选择的垃圾收集器以及当前回收的内存区域不同还可以有其他对象临时性的加入共同构成完整GCRoots集合比如分代收集和局部回收比如专门针对新生代的回收那么其他非新生代 对象比如老年代也应该考虑作为root对象。因为新生代中的某些对象有可能被老年代的对象引用。 如果需要使用可达性分析算法来判断内存是否可回收那么分析工作必须在一个能保障一致性的快照中进行。这点不满足的话分析结果的准确性就无法保证。 这也是GC进行时必须STW的一个重要原因即使是号称几乎不会发生停顿的CMS收集器中枚举根节点也是必须要停顿的。 四、对象的finalization机制
Java语言提供了对象终止finaliztion机制来允许开发人员提供对象被销毁之前的自定义处理逻辑。当垃圾回收器发现没有引用指向一个对象即垃圾回收此对象之前总会先调用这个对象的finalize()方法。
finalize()方法允许在子类中被重写用于在对象被回收时进行资源释放通常在这个方法中进行一些资源释放和清理的工作比如关闭文件套接字和数据库链接等
对象的三种状态
可触及的从根节点开始可以到达这个对象可复活的对象的所有引用都被释放了但是对象有可能在finalize中复活不可触及的对象的finalize被调用并且没有复活那么就会进入不可触及状态。不可触及的对象不可能被复活因为finalize只会被调用一次只有对象再不可触及时才可以被回收
判断一个对象ObjA是否可以被回收至少需要经历两次标记过程
1、如果对象到GCRoots没有引用链则进行第一次标记2、进行筛选判断此对象是否有必要执行finalize方法 如果对象A没有重写finalize方法或者finalize方法已经被虚拟机调用过则虚拟机视为没有必要执行对象A被判定为不可触及的如果对象A重写finalize方法且还未执行过那么A会被插入到F-queue队列中有一个虚拟机自动创建的低优先级的Finalizer线程触发其finalize方法执行finalize方法是对象逃脱死亡的最后机会稍后GC会对F-queue队列中的对象进行第二次标记如果A在finalize方法中与引用链上的任何一个对象建立了联系那么在第二次标记时A会被移除即将回收集合。之后对象会再次出现没有引用存在的情况下finalize方法不会再被调用对象直接变为不可触及状态 public class CanRelliveObj {public static CanRelliveObj obj;Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println(调用当前类重写 finalize 方法);obj this;}public static void main(String[] args) {try {// 先创建一个对象分配下内存不然重来没出现过何来回收一说obj new CanRelliveObj();obj null;System.gc(); // 回收时会调用对象的finalize方法第一次调用成功拯救自己System.out.println(第一次 gc);// 因为Finalizer线程优先级很低暂停2s等待它Thread.sleep(2000);if(obj null) {System.out.println(obj dead);} else {System.out.println(obj is still alive);}System.out.println(第二次 gc);obj null;System.gc(); // 此时回收对象发现finalize方法已经被调用所以直接进行回收if(obj null) {System.out.println(obj dead);} else {System.out.println(obj is still alive);}} catch (Exception e) {}}
}
五、MAT与JProfiler的GC Roots溯源
MAT是Memory Analyzer的简称是一款功能强大的Java堆内存分析器。用于查找内存泄露以及查看内存消耗情况基于Eclipse开发的一款免费性能分析工具
可以用于分析GC Roots对象
六、清除阶段标记-清除算法Mark-Sweep
标记从引用根节点开始遍历标记所有被引用的对象一般是在对象Header中记录为可达对象
注意标记引用对象不是垃圾对象
清除对堆内存从头到尾进行线性的遍历如果发现某个对象在其Header中没有标记为可达对象则将其回收
缺点
效率不算高在GC的时候需要停止整个应用程序导致用户体验差。这种方式清理出来的空闲内存不连续产生内存碎片需要维护一个空闲列表
何为清除
所谓的清除并不是真的置空而是把需要清除的对象地址保存在空闲的地址列表里下次有新对象需要加载时判断垃圾的位置空间是否够如果够就存放。 总结第一次遍历标记可达对象第二次遍历清除未标记对象。清除实际上是将未标记对象加入空闲列表下次有新对象产生判断空闲列表中垃圾的位置放不放的下放得下就覆盖。 七、清除阶段复制算法Copying
为了解决标记-清除算法在垃圾收集效率方面的缺陷——产生内存碎片。1963年出现了复制Copying算法
原理将或者的内存空间分为两块每次使用其中一块。在垃圾回收时将正在使用的内存中的存活的对象复制到未被使用的内存块中之后清除正在使用的内存块中的所有的对象交换两个内存的角色最后完成垃圾回收
优点
没有标记和清除的过程实现简单高效复制过去以后的保证空间的连续性不会出现碎片的问题
缺点
需要两倍的内存空间对于G1这种拆分为大量region的GC复制而不是移动意味着GC需要维护region之间的引用关系就像对象的两种不管是内存占用或者时间开销也不小。 注意如果系统中的垃圾对象很多需要复制的存活对象数量并不会太大或者非常低使用复制算法效率才会高。想一想如果每次复制都发现垃圾对象很少基本每次复制都是全部移动那效率肯定很低。 应用场景
在新生代对常规应用的垃圾回收一次通常可以回收70%-90%的内存空间。回收性价比很高所以现在的商业虚拟机都是用这种手机算法回收新生代。 记得from区和to区吗为什么总有一个区是空的现在联系起来了。使用的就是是复制算法 八、清除阶段标记-整理算法Mark-Compact
标记-整理又叫标记-压缩算法。
背景复制算法的高效性是建议在存活对象少垃圾对象多的前提下的。适用于新生代而老年代大部分对象都是存活对象所以并不适用否则复制成本较高。因此基于老年代垃圾回收的特性需要使用其他算法。
标记-清除算法可以应用在老年代中但是该算法不仅执行效率低下而且执行完内存回收后还会产生内存碎片。所以JVM的设计者在此基础之上进行改进标记-整理垃圾收集算法诞生了。
执行过程
第一个阶段和标记清除算法一样从根节点开始标记所有被引用的对象第二阶段将所有的存货对象压缩在内存的一端按照顺序排放之后清理边界外所有的空间最终效果等同于标记清除算法执行完成后再进行一次内存碎片整理。
与标记清除算法本质区别标记清除算法是非移动式的算法标记压缩是移动式的
优点
消除了标记-清除算法内存区域分散的缺点消除了复制算法中内存减半的高额代价
缺点
从效率上来讲标记整理算法要低于复制算法移动对象的同时如果对象被其他对象引用则还需要调整引用的地址移动的过程中需要全程暂停用户应用程序即STW 九、对比三种算法 效率上来说复制算法是最快的因为不像标记-清除和标记整理那样需要标记还有整理但是浪费了太多的内存。
而标记-整理算法相对来说更加平滑一些但是效率上不太行比复制算法多了一个标记的阶段比标记-清除多了一个整理内存的阶段。 想到了一个问题复制算法不标记怎么知道一个对象是否存活是否需要进行复制 即复制算法不用进行标记吗 查阅相关资料后明白了。复制算法没有像标记-清除和标记-整理两个方法一样有单独的标记过程。因为复制gc只需要把“活”的对象拷贝到survivor还要mark什么呢至于怎么判断是“活”的gc roots以下的不都是“活”的复制算法是从gc roots开始遇到活对象就复制走了。gc roots找可达对象的过程结束就复制完了。不像标记算法那样对于一个对象是否需要回收要满足两个条件① 对象不可达②没必要执行finalize方法。 java gc中为什么复制算法比标记整理算法快? - 简书 十、分代收集算法
不同生命周期的对象可以采取不同额收集方式以便提高回收效率
几乎所有的GC都采用分代收集算法执行垃圾回收的
HotSpot中
年轻代生命周期短存活率低回收频繁老年代区域较大生命周期长存活率高回收不及年轻代频繁
十一、增量收集算法、分区算法
一增量收集算法思想
每次垃圾收集线程只收集一小片区域的内存空间接着切换到应用程序线程依次反复直到垃圾收集完成
通过对线程间冲突的妥善管理允许垃圾收集线程以分阶段的方式完成标记、清理或复制工作
缺点线程和上下文切换导致系统吞吐量的下降
二分区算法
为了控制GC产生的停顿时间将一块大的内存区域分割成多个小块根据目标的停顿时间每次合理的回收若干个小区间而不是整个堆空间从而减少一次GC所产生的时间
分代算法是将对象按照生命周期长短划分为两个部分分区算法是将整个堆划分为连续的不同的小区间
每一个小区间都独立使用独立回收这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间
