Java語言的垃圾回收機制以及垃圾回收常用算法

本篇內容介紹了“Java語言的垃圾回收機制以及垃圾回收常用算法”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

Java語言的垃圾回收

為了讓程序員更專注于代碼的實現，而不用過多的考慮內存釋放的問題，所以，在Java語言中，有了自動的垃圾回收機制，也就是我們熟悉的GC。
有了垃圾回收機制后，程序員只需要關心內存的申請即可，內存的釋放由系統自動識別完成。
換句話說，自動的垃圾回收的算法就會變得非常重要了，如果因為算法的不合理，導致內存資源一直沒有釋放，同樣也可能會導致內存溢出的。
當然，除了Java語言，C#、Python等語言也都有自動的垃圾回收機制。

Java的垃圾回收常用算法

引用計數法

原理

假設有一個對象A，任何一個對象對A的引用，那么對象A的引用計數器+1，當引用失敗時，對象A的引用計數器就-1，如果對象A的計數器的值為0，就說明對象A沒有引用了，可以被回收。

優劣分析

1. 優勢
   實時性較高，無需等到內存不夠的時候，才開始回收，運行時根據對象的計數器是否為0，就可以直接回收。
   在垃圾回收過程中，應用無需掛起。如果申請內存時，內存不足，則立刻報
   outofmember 錯誤。
   區域性，更新對象的計數器時，只是影響到該對象，不會掃描全部對象。

2. 劣勢
   每次對象被引用時，都需要去更新計數器，有一點時間開銷。
   浪費CPU資源，即使內存夠用，仍然在運行時進行計數器的統計。
   無法解決循環引用問題。（最大的缺點）
   循環問題演示：

  
    
  
  
  
class TestA {    public TestB b ;}class TestB{    public TestA a;}
public class Main {    public static void main(String[] args) {        TestA a = new TestA();        TestB b = new TestB();        a.b = b;        b.a = a;        a = null;        b = null;//     雖然被設置為null，但是a與b之間依舊存在著循環引用的問題    }}
  
    
  
  
  

標記-清除算法

原理

標記清除算法，是將垃圾回收分為2個階段，分別是標記和清除。
標記：從根節點開始標記引用的對象。
清除：未被標記引用的對象就是垃圾對象，可以被清理。

初始狀態下，所有的目標對象都是為0（未被標記）
待jvm出現有效內存耗盡，就會掛起線程，執行GC線程，進行標記

從根節點進行標記到最后，然后回收未被標記的對象。
清理完畢之后掛起gc線程，重新執行原先被掛起的線程。
而被標記的對象會被重新置0；

優劣分析

1. 優勢
   很明顯的解決了循環應用導致的不能被回收的問題

2. 缺點
   缺點也很明顯
   效率較低，標記和清除兩個動作都需要遍歷所有的對象，并且在GC時，需要停止應用程序，對于交互性要求比較高的應用而言這個體驗是非常差的。
   通過標記清除算法清理出來的內存，碎片化較為嚴重，因為被回收的對象可能存在于內存的各個角落，所以清理出來的內存是不連貫的

標記-壓縮算法

原理

標記壓縮算法是在標記清除算法的基礎之上，做了優化改進的算法。和標記清除算法一樣，也是從根節點開始，對對象的引用進行標記，在清理階段，并不是簡單的清理未標記的對象，而是將存活的對象壓縮到內存的一端，然后清理邊界以外的垃圾，從而解決了碎片化的問題。

優劣分析

1. 優點
   在標記清除算法的基礎上解決了產生碎片的問題

2. 缺點
   算法多出一步壓縮，所以在性能上也會有所影響

復制算法

原理

復制算法的核心就是：將原有的內存空間一分為二，每次只用其中的一塊，在垃圾回收時，將正在使用的對象復制到另一個內存空間中，然后將該內存空間清空，交換兩個內存的角色，完成垃圾的回收。
典型的復制算法的落地實現就是：jvm中堆內存的年輕代的gc策略（具體可以看我jvm系列的博客的內存模型的那一部分內容）

1. 在GC開始的時候，對象只會存在于Eden區和名為“From”的Survivor區，Survivor 區“To”是空的。

2. 緊接著進行GC，Eden區中所有存活的對象都會被復制到“To”，而在“From”區中仍存活的對象會根據他們的年齡值來決定去向。年齡達到一定值(年齡閾值，可以通過- XX:MaxTenuringThreshold來設置)的對象會被移動到年老代中，沒有達到閾值的對象會被復制到“To”區域。

3. 經過這次GC后，Eden區和From區已經被清空。這個時候，“From”和“To”會交他們的角色，也就是新的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎樣，都會保證名為To的Survivor區域是空的。

4. GC會一直重復這樣的過程，直到“To”區被填滿，“To”區被填滿之后，會將所有象移動到年老代中。

優劣分析

1. 優勢
   在垃圾對象多的情況下，效率較高
   清理后，內存無碎片

2. 劣勢
   在垃圾對象少的情況下，不適用，如：老年代內存
   分配的2塊內存空間，在同一個時刻，只能使用一半，內存使用率僅有50%

分代算法

前面介紹了多種回收算法，每一種算法都有自己的優點也有缺點，誰都不能替代誰，所以根據垃圾回收對象的特點進行選擇，才是明智的選擇。
分代算法其實就是這樣的，根據回收對象的特點進行選擇，在jvm中，年輕代適合使用復制算法，老年代適合使用標記清除或標記壓縮算法。

“Java語言的垃圾回收機制以及垃圾回收常用算法”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！