揭秘 Java 垃圾回收机制（二）：深入 GC 回收实现

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2023-09-07 10:15:29

Java 垃圾回收机制：深入探索实现细节

GC Roots 节点：可达性分析的起点

Java 虚拟机（JVM）通过可达性分析来确定哪些对象可以被回收。可达性分析从称为 GC Roots 节点的对象集合开始。这些节点包括存储在栈、静态变量表、本地方法区和程序计数器中的对象，以及通过 JNI（Java 本地接口）引用的对象。

标记-清除算法：简单高效

标记-清除算法是一种简单的垃圾回收算法，它首先从 GC Roots 节点出发，标记所有可达的对象。然后，它会清除所有未标记的对象，释放它们占用的内存空间。这种算法效率高，但可能会产生内存碎片，降低内存利用率。

标记-整理算法：提高内存利用率

标记-整理算法是对标记-清除算法的改进，它可以提高内存利用率。它在标记阶段之后添加了一个整理阶段，将所有可达的对象移动到内存的一端，并更新它们的指针。这样可以消除内存碎片，提高内存利用率。

并发标记算法：提高性能

并发标记算法可以在用户程序运行时进行垃圾回收，从而提高性能。它使用多个线程并行标记可达对象，然后在用户程序暂停执行期间对新创建的对象进行重新标记。这种算法可以减少垃圾回收暂停时间，提高应用程序的响应性。

分代垃圾回收：优化内存管理

分代垃圾回收算法将对象存储在不同的区域并采用不同的回收策略。它将新创建的对象存储在年轻代，这些对象有更高的回收概率。老年代则存储存活时间较长的对象，回收频率较低。这种方法可以优化内存管理，因为可以更频繁地回收年轻代中的对象。

代码示例：实现标记-清除算法

以下代码示例演示了如何实现标记-清除算法：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MarkSweep {

    private static Map<Integer, Object> objects = new HashMap<>();
    private static Set<Object> marked = new HashSet<>();

    public static void main(String[] args) {
        // 初始化对象
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            objects.put(i, new Object());
        }

        // 模拟 GC Roots
        Object root = objects.get(0);

        // 标记阶段
        mark(root);

        // 清除阶段
        sweep();
    }

    private static void mark(Object obj) {
        if (obj == null || marked.contains(obj)) {
            return;
        }

        marked.add(obj);

        for (Object ref : getReferences(obj)) {
            mark(ref);
        }
    }

    private static void sweep() {
        for (Object obj : objects.values()) {
            if (!marked.contains(obj)) {
                objects.remove(obj);
            }
        }
    }
}