Java 虛擬機提供了一系列的垃圾回收機制(Garbage Collection),又或者說是垃圾回收器(Garbage Collector),其中常見的垃圾回收器如下:
Serial GC(Serial Garbage Collection):第一代GC,是1999年在JDK1.3中發布的串行方式的單線程GC。一般適用于 最小化地使用內存和并行開銷的場景。
Parallel GC(Parallel Garbage Collection):第二代GC,是2002年在JDK1.4.2中發布的,相比Serial GC,基于多線程方式加速運行垃圾回收,在JDK6版本之后成為Hotspot VM的默認GC。一般是最大化應用程序的吞吐量。
CMS GC(Concurrent Mark Sweep Garbage Collection ):第二代GC,是2002年在JDK1.4.2中發布的,相比Serial GC,基于多線程方式加速運行垃圾回收,可以讓應用程序和GC分享處理器資源的GC。一般是最小化GC的中斷和停頓時間的場景。
G1 GC (Garbage First Garbage Collection):第三代GC,是JDK7版本中誕生的一個并行回收器,主要是針對“垃圾優先”的原則而誕生的GC,也是時下我們比較新的GC。
在常見的垃圾回收中,我們一般采用引用計數法和可達性分析兩種方式來確定垃圾是否產生,其中:
引用計數法:在Java中,引用和對象是有關聯的。如果要操作對象則必須用引用進行。因此,很顯然一個簡單的辦法是通過引用計數來判斷一個對象是否可以回收。簡單說,即一個對象如果沒有任何與之關聯的引用,即他們的引用計數都不為0,則說明對象不太可能再被用到,那么這個對象就是可回收對象。
可達性分析(根搜索算法):為了解決引用計數法的循環引用問題,Java使用了可達性分析的方法。通過一系列的“GC roots”對象作為起點搜索。如果在“GC roots”和一個對象之間沒有可達路徑,則稱該對象是不可達的。要注意的是,不可達對象不等價于可回收對象,不可達對象變為可回收對象至少要經過兩次標記過程。兩次標記后仍然是可回收對象,則將面臨回收。
一般來說,當成功區分出內存中存活對象和死亡對象之后,GC接著就會執行垃圾回收,釋放掉無用對象所占用的內存空間,以便有足夠可用的內存空間為新的對象分配內存。
目前,在JVM中采用的垃圾收集算法主要有:
標記-清除算法(Mark-Sweep ): 最基礎的垃圾回收算法,分為兩個階段,標注和清除。標記階段標記出所有需要回收的對象,清除階段回收被標記的對象所占用的空間。該算法最大的問題是內存碎片化嚴重,后續可能發生大對象不能找到可利用空間的問題。
復制算法(Copying): 為了解決Mark-Sweep算法內存碎片化的缺陷而被提出的算法。按內存容量將內存劃分為等大小的兩塊。每次只使用其中一塊,當這一塊內存滿后將尚存活的對象復制到另一塊上去,把已使用的內存清掉。這種算法雖然實現簡單,內存效率高,不易產生碎片,但是最大的問題是可用內存被壓縮到了原本的一半。且存活對象增多的話,Copying算法的效率會大大降低。
標記-壓縮算法(Mark-Compact): 為了避免缺陷而提出。標記階段和Mark-Sweep算法相同,標記后不是清理對象,而是將存活對象移向內存的一端,然后清除端邊界外的對象。
增量算法(Incremental Collecting): 也可以成為分區收集算法(Region Collenting),將整個堆空間劃分為連續的不同小區間, 每個小區間獨立使用, 獨立回收. 這樣做的好處是可以控制一次回收多少個小區間 , 根據目標停頓時間, 每次合理地回收若干個小區間(而不是整個堆), 從而減少一次GC所產生的停頓。
分代收集算法(Generational Collenting): 是目前大部分JVM所采用的方法,其核心思想是根據對象存活的不同生命周期將內存劃分為不同的域,一般情況下將GC堆劃分為老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(Young Generation)。老生代的特點是每次垃圾回收時只有少量對象需要被回收,新生代的特點是每次垃圾回收時都有大量垃圾需要被回收,因此可以根據不同區域選擇不同的算法。
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