JVM运行时内存:如何判断垃圾

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垃圾 是指 在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。

如果不及时对内存中的垃圾进行清理,那么,这些垃圾对象所占的内存空间会一直保留到应用程序结束,被保留的空间无法被其他对象使用。甚至可能 导致内存溢出。

知道了, 什么是垃圾的定义, 那么系统是如何判断一个对象是不是垃圾的. 这就要提到垃圾回收算法.

引用计数法

原理:

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,即表示对象A不可能再被使用,可进行回收。

优点:实现简单,垃圾对象便于辨识;判定效率高,回收没有延迟性。

缺点:

缺点1:它需要单独的字段存储计数器,这样的做法增加了存储空间的开销。

缺点2:每次赋值都需要更新计数器,伴随着加法和减法操作,这增加了时间开销。

缺点3:引用计数器有一个严重的问题,即无法处理循环引用的情况。这是一条致命缺陷,导致在 Java 的垃圾回收器中没有使用这类算法。

可达性分析法

原理:

其原理简单来说,就是将对象及其引用关系看作一个图,选定活动的对象作为 GC Roots,然后跟踪引用链条,如果一个对象和 GC Roots 之间不可达,也就是不存在引用链条,那么即可认为是可回收对象。

基本思路:

● 可达性分析算法是以根对象集合(GC Roots)为起始点,按照从上至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,内存中的存活对象都会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(Reference Chain)

● 如果目标对象没有任何引用链相连,则是不可达的,就意味着该对象己经死亡,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对象。

优点:

实现简单,执行高效 ,有效的解决循环引用的问题,防止内存泄漏。

GC Roots

在 Java 语言中, GC Roots 包括以下几类元素:

● 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、局部变量等。

● 本地方法栈内JNI(通常说的本地方法)引用的对象

● 类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(String Table)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。

○ 基本数据类型对应的 Class 对象,一些常驻的异常对象(如:NullPointerException、OutOfMemoryError),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。

小技巧:
由于Root 采用栈方式存放变量和指针,所以如果一个指针,它保存了堆内存里面的对象,但是自己又不存放在堆内存里面,那它就是一个Root 。

注意点:

● 如果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。

● 这点也是导致GC 进行时必须"Stop The World"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,枚举根节点时也是必须要停顿的。

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