JVM垃圾回收原理解析
2023-09-09 02:41:14
JVM，即Java虚拟机，是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来完成的。Java语言最重要的特性之一是自动垃圾回收机制，也是基于JVM实现的，而且在我们日常开发中经常会遇到内存溢出、栈溢出、OutOfMemoryError等问题，这些问题的根源都和JVM的垃圾回收机制相关。
JVM垃圾回收的基本原理
JVM垃圾回收的基本原理是：当一个对象不再被任何引用变量指向时，该对象就会被视为垃圾对象，JVM会对垃圾对象进行回收，释放其占用的内存空间。
引用计数
引用计数是一种简单的垃圾回收算法，它为每个对象维护一个引用计数器，当一个对象被引用时，其引用计数器加1；当一个引用变量被销毁时，其引用计数器减1。当一个对象的引用计数器为0时，该对象就会被视为垃圾对象，JVM会对垃圾对象进行回收。
根对象
根对象是指在程序执行期间始终存在且可直接访问的对象，包括：
- 全局变量
- 方法参数
- 局部变量
- 常量池中的对象
- 正在执行的线程的栈帧中的对象
可达对象
可达对象是指从根对象出发，沿着引用链能够到达的对象。所有可达对象都是存活对象，不会被JVM回收。
标记清理
标记清理算法是JVM中常用的垃圾回收算法之一。标记清理算法的具体步骤如下：
- 标记阶段：从根对象出发，深度优先搜索所有可达对象，并将这些对象标记为“存活对象”。
- 清理阶段：遍历整个堆内存，回收所有未被标记为“存活对象”的对象。
标记清除
标记清除算法也是JVM中常用的垃圾回收算法之一。标记清除算法的具体步骤如下：
- 标记阶段：从根对象出发，深度优先搜索所有可达对象，并将这些对象标记为“存活对象”。
- 清除阶段：将所有未被标记为“存活对象”的对象从内存中清除。
复制收集
复制收集算法是一种比较简单的垃圾回收算法，它将堆内存划分为两个区域：Eden区和Survivor区。
- Eden区：是新建对象的主要存放区域。
- Survivor区：是Eden区中存活的对象的存放区域。
复制收集算法的具体步骤如下：
- 将Eden区和Survivor区划分为大小相等的两块内存空间。
- 将Eden区中的所有对象复制到Survivor区中的其中一块内存空间中。
- 清除Eden区中的所有对象。
- 将Survivor区中存活的对象复制到另外一块内存空间中。
- 清除Survivor区中的所有对象。
分代收集
分代收集算法是JVM中常用的垃圾回收算法之一。分代收集算法将堆内存划分为三个区域：年轻代、老年代和永久代。
- 年轻代：是新建对象的主要存放区域。
- 老年代：是长期存活对象的存放区域。
- 永久代：是存储类信息、方法信息、常量信息等的区域。
分代收集算法的具体步骤如下：
- 将年轻代划分为Eden区和Survivor区。
- 将新建对象放入Eden区。
- 当Eden区满了时，将Eden区中的存活对象复制到Survivor区中的其中一块内存空间中。
- 清除Eden区中的所有对象。
- 当Survivor区满了时，将Survivor区中的存活对象复制到老年代中。
- 清除Survivor区中的所有对象。
- 当老年代满了时，JVM会触发Full GC，对整个堆内存进行回收。
垃圾回收器的特点和优缺点
JVM中提供了多种垃圾回收器，每种垃圾回收器都有自己的特点和优缺点。
| 垃圾回收器 | 特点 | 优缺点 |
|---|---|---|
| Serial GC | 单线程垃圾回收器 | 简单高效，但会造成程序暂停 |
| Parallel GC | 多线程垃圾回收器 | 并行回收，提高了垃圾回收的效率，但会增加程序的开销 |
| Concurrent Mark Sweep GC | 并发标记清除垃圾回收器 | 并发回收，不会造成程序暂停，但效率较低 |
| Garbage First GC | 垃圾优先垃圾回收器 | 优先回收那些即将被回收的对象，减少了内存碎片 |
| Shenandoah GC | 低暂停时间垃圾回收器 | 暂停时间短，适用于对延迟要求较高的应用程序 |
总结
JVM垃圾回收机制是一个复杂且重要的机制，它可以帮助我们管理内存，避免内存溢出等问题。了解JVM垃圾回收的基本原理和优化技巧，可以帮助我们提高程序的性能和稳定性。
