怎么理解Java 垃圾回收機制

怎么理解Java 垃圾回收機制，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

什么是自動垃圾回收

自動垃圾回收是一種在堆內存中找出哪些對象在被使用，還有哪些對象沒被使用，并且將后者刪掉的機制。

所謂使用中的對象（已引用對象），指的是程序中有指針指向的對象；而未使用中的對象（未引用對象），則沒有被任何指針給指向，因此占用的內存也可以被回收掉。

在用 C 之類的編程語言時，程序員需要自己手動分配和釋放內存。而 Java 不一樣，它有垃圾回收器，釋放內存由回收器負責。本文接下來將介紹垃圾回收機制的基本過程。

第一步：標記

垃圾回收的第一步是標記。垃圾回收器此時會找出哪些內存在使用中，還有哪些不是。

上圖中，藍色表示已引用對象，橙色表示未引用對象。垃圾回收器要檢查完所有的對象，才能知道哪些有被引用，哪些沒。如果系統里所有的對象都要檢查，那這一步可能會相當耗時間。

第二步：清除

這一步會刪掉標記出的未引用對象。

內存分配器會保留指向可用內存的引用，以供分配新對象。

壓縮

為了提升性能，刪除了未引用對象后，還可以將剩下的已引用對象放在一起（壓縮），這樣就能更簡單快捷地分配新對象了。

為什么需要分代垃圾收集？

之前說過，逐一標記和壓縮 Java 虛擬機里的所有對象非常低效：分配的對象越多，垃圾回收需時就越久。不過，根據統計，大部分的對象，其實用沒多久就不用了。

來看個例子吧。（下圖中，豎軸代表已分配的字節，而橫軸代表程序運行時間）

上圖可見，存活（沒被釋放）的對象隨運行時間越來越少。而圖中左側的那些峰值，也表明了大部分對象其實都挺短命的。

JVM 分代

根據之前的規律，就可以用來提升 JVM 的效率了。方法是，把堆分成幾個部分（就是所謂的分代），分別是新生代、老年代，以及永生代。

新對象會被分配在新生代內存。一旦新生代內存滿了，就會開始對死掉的對象，進行所謂的小型垃圾回收過程。一片新生代內存里，死掉的越多，回收過程就越快；至于那些還活著的對象，此時就會老化，并最終老到進入老年代內存。

Stop the World 事件—— 小型垃圾回收屬于一種叫 "Stop the World" 的事件。在這種事件發生時，所有的程序線程都要暫停，直到事件完成（比如這里就是完成了所有回收工作）為止。

老年代用來保存長時間存活的對象。通常，設置一個閾值，當達到該年齡時，年輕代對象會被移動到老年代。最終老年代也會被回收。這個事件成為 Major GC。

Major GC 也會觸發STW（Stop the World）。通常，Major GC會慢很多，因為它涉及到所有存活對象。所以，對于響應性的應用程序，應該盡量避免Major GC。還要注意，Major GC的STW的時長受年老代垃圾回收器類型的影響。

永久代包含JVM用于描述應用程序中類和方法的元數據。永久代是由JVM在運行時根據應用程序使用的類來填充的。此外，Java SE類庫和方法也存儲在這里。

如果JVM發現某些類不再需要，并且其他類可能需要空間，則這些類可能會被回收。

世代垃圾收集過程

現在你已經理解了為什么堆被分成不同的代，現在是時候看看這些空間是如何相互作用的。 后面的圖片將介紹JVM中的對象分配和老化過程。

首先，將任何新對象分配給 eden 空間。 兩個 survivor 空間都是空的。

當 eden 空間填滿時，會觸發輕微的垃圾收集。

引用的對象被移動到第一個 survivor 空間。 清除 eden 空間時，將刪除未引用的對象。

在下一次Minor GC中，Eden區也會做同樣的操作。刪除未被引用的對象，并將被引用的對象移動到Survivor區。然而，這里，他們被移動到了第二個Survivor區（S1）。

此外，第一個Survivor區（S0）中，在上一次Minor GC幸存的對象，會增加年齡，并被移動到S1中。待所有幸存對象都被移動到S1后，S0和Eden區都會被清空。注意，Survivor區中有了不同年齡的對象。

在下一次Minor GC中，會重復同樣的操作。不過，這一次Survivor區會交換。被引用的對象移動到S0,。幸存的對象增加年齡。Eden區和S1被清空。

 此幻燈片演示了 promotion。 在較小的GC之后，當老化的物體達到一定的年齡閾值（在該示例中為8）時，它們從年輕一代晉升到老一代。

隨著較小的GC持續發生，物體將繼續被推廣到老一代空間。

所以這幾乎涵蓋了年輕一代的整個過程。 最終，將主要對老一代進行GC，清理并最終壓縮該空間。

關于怎么理解Java 垃圾回收機制問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。