JVM(堆、方法区、栈、这些基础您知道了吗)

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本期内容咱们来走进垃圾,体验小区大妈的灵魂一问:您是什么垃圾?

不开玩笑了,步入正题,请看目录

1. 如何确定垃圾

引用计数法

1、介绍

  • 在对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器值就加一;当引用失效时,计数器值就减一;任何时刻计数器为零的对象就是不可能再被使用的

2、缺陷

  • 倘若两个对象不被访问(可当作垃圾被GC回收),但是这两个对象互相引用着对方,(例如:objA和objB都有字段name,赋值令objA.name = objeB)导致它们的引用计数器不为零,也就无法回收它们

可达性分析(GC Roots)

1、介绍

  • 如下图所示:GC Roots到这个对象不可达时,则证明这个对象不可能再被使用,即便object5、object6、object7互有关联但是它们的GC Roots时不可达的,因此会被判定可回收对象。 在这里插入图片描述

2、回收过程

  • 需要注意的是:当被GC Roots判定为不可达时,并不能立刻回收。一个对象的回收死亡,至少经历两次标记过程: -第一个标记过程是:GC Root 判定不可达后,第二个过程是:判断对象是否执行了finalize()方法 在这里插入图片描述

3、生存还是死亡?

  • 当被GC Roots标记后,还有一次机会复活,通过重写finalize方法并重新与引用链建立关联,如:把自己(this关键字)赋值给某个类变量或者对象的成员变量。那么它将被移出“即将回收”的集合。(这种自救的方式只有一次,因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次,并且它的优先级很低)
public class FinalizeTest01 {
    public static FinalizeTest01 SAVE_HOOK = null;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SAVE_HOOK = new FinalizeTest01();// 一个对象SAVE_HOOK只能执行一次finalize
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);// 暂停0.5秒 让其有时间执行了finalize方法
        if (null != SAVE_HOOK) {
            System.out.println("Yes , I am still alive");
        } else {
            System.out.println("No , I am dead");
        }
        SAVE_HOOK = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);// 因为SAVE_HOOK对象finalize方法已经执行过一次
        if (null != SAVE_HOOK) {
            System.out.println("Yes , I am still alive");
        } else {
            System.out.println("No , I am dead");
        }
    }

    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("execute method finalize()");
        SAVE_HOOK = this;
    }
}

4、那GC Roots对象有哪几种呢

  • 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象
  • 本地方法栈(native方法)引用的对象
  • 堆中的静态属性引用的变量,字符串常量引用的对象(JDK1.7将方法区静态变量,字符串常量移至堆中了)

2. 垃圾回收算法

标记清除算法(Mark-Sweep)

最基础的垃圾回收算法,分为两个阶段,标注清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象,清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图 在这里插入图片描述 从图中我们就可以发现,该算法最大的问题是内存碎片化严重,后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

优点:算法相对简单、对标记可回收对象少的区域GC效率高 应用场景:可回收对象少,标记的对象也少,清除起来自然效率高 缺点:会产生内存碎片、若可回收对象多则效率底

复制算法(copying)

为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块,当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去,把已使用的内存清掉,如图: 在这里插入图片描述 这种算法虽然实现简单,内存效率高,不易产生碎片,但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话,Copying 算法的效率会大大降低。

优点:没有产生内存碎片 、对存活对象少的区域GC效率高 应用场景:存活对象少,移动至内存容量的对象就少,效率自然就高 缺点:内存空间浪费、若内存对象多的区域GC效率低

标记整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法,为了避免缺陷而提出。标记阶段和 Mark-Sweep 算法相同,标记后不是清理对象,而是将存活对象移向内存的一端。然后清除另一端的对象。如图: 在这里插入图片描述

这种算法不会产生内存碎片,不会有内存空间浪费,但是效率不高

3. 分代收集算法(新生代——复制算法)

  • 老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收,新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收,因此可以根据不同区域选择不同的算法。 1、介绍
  • 目前大部分 JVM 的 GC 对于新生代都采取 Copying 算法,因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象,即要复制的操作比较少。
  • 一般将新生代划分为一块较大的 Eden 空间和两个较小的Survivor 空间(From Space, To Space),每次使用Eden 空间和其中的一块 Survivor空间,当进行回收时,将该两块空间中还存活的对象复制到另一块 Survivor 空间中。
  • 当对象在 Survivor 区躲过一次 GC 后,其年龄就会+1。默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中 在这里插入图片描述

疑问

标记-清除VS标记-整理

标记-清除与标记-整理的本质差异在于前者是一种非移动式的回收算法,而后者是移动式的。

  • 标记-清除算法:不需要移动,但是回产生内存碎片,空间碎片化问题就只能依赖更为复杂的内存分配器和内存访问器来解决。但是会直接影响应用程序的吞吐量

  • 标记-整理算法:需要移动存活对象,尤其是在老年代这种每次回收都有大量对象存活对象,移动存活对象并更新引用对象的地址也是一种极为负重的操作,而且这种对象移动操作必须全程暂停用户应用程序才能进行

移不移动对象都tm有坑呀,那怎么办啊,标记清除产生内存碎片,不过允许它在现有不影响内存分配的情况下是可以坚持一段时间的,所以当访问数量一上来,整体拉低吞吐量 结论: 从GC的停顿时间来看:标记-清除算法 停顿时间会更短 从整个程序的吞吐量来看:标记-整理算法 整体吞吐量会更加划算

为啥老年代选标记整理

看了前面一节的(标记-清除VS标记-整理)相信你也有了自己的理解,从整体来看又何尝不是一种较为正确的选择。整体的吞吐量优先,GC收集器Parallel Scavenge 显然就是用了这种模式 而CMS其实是两种算法的结合,先使用标记-清除,暂时容忍内存碎片的存在,当影响到内存分配时,再使用标记整理算法收集一次

gc分代年龄为什么是15

  • 因为对象的分代年龄占4位,也就是0000,最大值为1111、二进制转化成十进制也就是最大为15

结语:

我是不秃顶的山羊,一个沪漂90后普通程序员,不甘普通,只想找富婆

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