Java与C++ 之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的高墙,墙外的人想进去,墙外的人想出来。
垃圾收集大部分人都吧这项技术当做Java语言的伴生产物。
前面介绍了Java内存运行时各区域的各个部分,其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3各区域随线程而生,随线程而灭:栈中的栈帧随着方法的进入和退出而有条不紊的执行出栈和入栈操作。每个栈帧中分配多少内存基本上都是在类结构确定下来时就已知的(尽管在运行时期会由JIT编译器进行一些优化,但在本章基于概念模型的谈论中,大体上可以认为是编译器可知的)因此这几个区域的内存分配和回收都是具备确定性在这几个区域内就不需要过多久考虑回收的问题。因为方法结束或者线程结束时,内存就自然跟随者回收了。而Java 方法区则不一样,一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样,一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样,我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象,这部分内存的分配和回收都是动态的,垃圾回收机器所关注是这部分内存。后续讨论的也是这部分内存
在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例,垃圾收集器在对堆进行回收前,第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着,哪些已经“死去”(即不可能再被任何途径使用的对象)
引用计数法给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器就加1;当引用失效时,计数器就减一;任何时刻计数器为0的对象就是不可能被再使用的.主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数法来管理内存,其中最主要的 原因就是很难解决对象之间相互循环引用的问题。
可达性分析算法在主流的商用程序语言的主流实现中,都是称通过可达性分析来判断对象是否存活的。这个算法的基本思想就是通过一系列的称为“GC roots”的对象作为起始点,从这些节点开始向下搜索,搜索走过的路径称为引用链,当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连,则证明此对象不可用。
在Java语言中,可作为GC Roots的对象包括下面几种:
1.虚拟机栈
2.方法区中类静态属性引用的对象。
3.方法区中常量引用的对象
4.本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象。
无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量,还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达,判定对象是否存活都与‘引用’有关。Java中的引用定义很传统:如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另外一块内存的起始地址,就称这块内存代表着一个引用。JDK1.2之后,Java将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用、。4种引用强度依次减弱。
强引用:指程序代码中普遍存在的,类型 Object obj = new Object(); 这类的引用。只要引用还存在,垃圾回收器永远不会回收掉被引用的对象。
软引用:是用来描述非必须对象的,对于软引用关联着的对象,在系统将要发生内存溢出异常之前,将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存才会抛出内存溢出异常。
弱引用是用来描述非必须对象的,但是他的强度比软引用更弱一些,被弱引用关联的对象只能够生存到下一次垃圾回收之前,当垃圾收集器工作时,无论当前内存是否足够,都会回收掉只被弱引用关联的对象。
虚引用它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在,完全不会对生存时间够成影响。,也无法通过虚引用取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在对象被垃圾器回收时收到一个系统通知。
生存还是死亡:即时在可达性分析算法中不可达的对象,也并非是“非死不可”的,这时候他们暂时处于缓刑阶段,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程:如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那么它将会第一次标记且进行一次筛选,筛选条件是次对象是否有必要执行finalize()方法。当一个对象覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过,虚拟机将这两种情况视为“没有必要执行。”
如果这个对象被判定为有不要执行finalize()方法,那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列之中,并在稍后由虚拟机自动建立的,低优先级的Finalizer线程去执行它,这些所谓的执行是指虚拟机触发这个方法,但不会承诺等待它运行结束,这样做的原因是,如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢,或者发生了死循环,将很有可能导致F-Queue队列中其他对象用于处于等待,甚至导致整个内存回收系统奔溃。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后GC将会对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己-只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可。譬如把自己赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那么在第二次标记时它将会被移除‘即将回收’的集合;如果对象这个时候还没有逃脱,那基本上他就真的被回收了。
回收方法区Java虚拟机规范确实说过可以不要求虚拟机在方法区实现垃圾收集,而且在方法区中进行垃圾收集的‘性价比’一般较低;在堆中,尤其在新生代中,常规应用进行一次垃圾收集一般可以回收50%~95%的空间,而永久代的垃圾回收效率远远低于此。
永久代的垃圾回收集主要回收两部分内容=废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象非常类似。
以常量池中字面量的回收为例,假如一个字符串“adc”已经进常量池中,但是系统当前没有任何一个String对象是叫做“abc”,话句话说,就是没有任何String对象引用常量池中的“abc”常量,也没有其他引用了这个字面量,如果这是发生内存回收,而且必要的话,“abc”常量会被系统清出常量池。常量池中其他类(接口)、方法、字段的符号引用与此类似。
判定一个类是否“无用的类”的条件则相对苛刻很多,同时满足3个条件才能算是“无用的类”:
1.该类所有的实例都已经被回收,也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
2.加载该类的ClassLoader已经回收。
3.该类对应的java.lang.Class 对象没有在任何地方被调用,无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收,这里说的仅仅是“可以”,并不是和对象一样,不使用必然回收。是否对类进行回收,HotSpot虚拟机提供了 -Xnocalssgc 参数进行控制。在大量使用反射、动态代理、CGLib等ByteCode框架、动态生成JSP以及OSGI这类频繁自定义ClassLoader
的场景都需要虚拟机具备卸载的功能,以保证永久代不会溢出。
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