MyException - 我的异常网
当前位置:我的异常网» J2SE » # 【转载】 全面分析Java的垃圾回收机制,该如何解决

# 【转载】 全面分析Java的垃圾回收机制,该如何解决

www.MyException.Cn  网友分享于:2013-01-11  浏览:6次
### 【转载】 全面分析Java的垃圾回收机制
from:http://soft.zol.com.cn/79/799321.html

 引言  

  Java的堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象,这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立,但是它们不需要程序代码来显式地释放。一般来说,堆的是由垃圾回收 来负责的,尽管JVM规范并不要求特殊的垃圾回收技术,甚至根本就不需要垃圾回收,但是由于内存的有限性,JVM在实现的时候都有一个由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一种动态存储管理技术,它自动地释放不再被程序引用的对象,按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。  

  垃圾收集的意义  

  在C++中,对象所占的内存在程序结束运行之前一直被占用,在明确释放之前不能分配给其它对象;而在Java中,当没有对象引用指向原先分配给某个对象的内存时,该内存便成为垃圾。JVM的一个系统级线程会自动释放该内存块。垃圾收集意味着程序不再需要的对象是"无用信息",这些信息将被丢弃。当一个对象不再被引用的时候,内存回收它占领的空间,以便空间被后来的新对象使用。事实上,除了释放没用的对象,垃圾收集也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾收集器释放丢弃对象所占的内存空间,内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存洞。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端,JVM将整理出的内存分配给新的对象。  

  垃圾收集能自动释放内存空间,减轻编程的负担。这使Java 虚拟机具有一些优点。首先,它能使编程效率提高。在没有垃圾收集机制的时候,可能要花许多时间来解决一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程的时候,靠垃圾收集机制可大大缩短时间。其次是它保护程序的完整性, 垃圾收集是Java语言安全性策略的一个重要部份。  

  垃圾收集的一个潜在的缺点是它的开销影响程序性能。Java虚拟机必须追踪运行程序中有用的对象, 而且最终释放没用的对象。这一个过程需要花费处理器的时间。其次垃圾收集算法的不完备性,早先采用的某些垃圾收集算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然随着垃圾收集算法的不断改进以及软硬件运行效率的不断提升,这些问题都可以迎刃而解。  

  垃圾收集的算法分析  

  Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法,但是任何一种垃圾收集算法一般要做2件基本的事情:(1)发现无用信息对象;(2)回收被无用对象占用的内存空间,使该空间可被程序再次使用。  

  大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念;所谓根集就量正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量),程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的,从根集可达的对象都是活动对象,它们不能作为垃圾被回收,这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件,应该被回收。下面介绍几个常用的算法。  

  1、 引用计数法(Reference Counting Collector)  

  引用计数法是唯一没有使用根集的垃圾回收的法,该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说,堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时,引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时,引用计数器每次加1当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用),引用计数器减1,一旦引用计数器为0,对象就满足了垃圾收集的条件。  

  基于引用计数器的垃圾收集器运行较快,不会长时间中断程序执行,适宜地必须 实时运行的程序。但引用计数器增加了程序执行的开销,因为每次对象赋给新的变量,计数器加1,而每次现有对象出了作用域生,计数器减1。  

  2、tracing算法(Tracing Collector)  

  tracing算法是为了解决引用计数法的问题而提出,它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描,识别出哪些对象可达,哪些对象不可达,并用某种方式标记可达对象,例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中,基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.  

  3、compacting算法(Compacting Collector)  

  为了解决堆碎片问题,基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想,在清除的过程中,算法将所有的对象移到堆的一端,堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区,收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新,使得这些引用在新的位置能识别原来 的对象。在基于Compacting算法的收集器的实现中,一般增加句柄和句柄表。  

  4、copying算法(Coping Collector)  

  该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成 一个对象 面和多个空闲面, 程序从对象面为对象分配空间,当对象满了,基于coping算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象,并将每个 活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞),这样空闲面变成了对象面,原来的对象面变成了空闲面,程序会在新的对象面中分配内存。  

  一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法,它将堆分成对象面和空闲区域面,在对象面与空闲区域面的切换过程中,程序暂停执行。  

  5、generation算法(Generational Collector)  

  stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象,这增加了程序等待时间,这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律:多数对象存在的时间比较短,少数的存在时间比较长。因此,generation算法将堆分成两个或多个,每个子堆作为对象的一代(generation)。由于多数对象存在的时间比较短,随着程序丢弃不使用的对象,垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后,上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中,由于老一代的子堆不会经常被回收,因而节省了时间。  

  6、adaptive算法(Adaptive Collector)  

  在特定的情况下,一些垃圾收集算法会优于其它算法。基于Adaptive算法的垃圾收集器就是监控当前堆的使用情况,并将选择适当算法的垃圾收集器。  
透视Java垃圾回收  

  1、命令行参数透视垃圾收集器的运行  

  2、使用System.gc()可以不管JVM使用的是哪一种垃圾回收的算法,都可以请求Java的垃圾回收。在命令行中有一个参数-verbosegc可以查看Java使用的堆内存的情况,它的格式如下:  

  java -verbosegc classfile  

  可以看个例子:
Java code
class TestGC {
  public static void main(String[] args) {
    new TestGC();
    System.gc();
    System.runFinalization();
  }
} 


  在这个例子中,一个新的对象被创建,由于它没有使用,所以该对象迅速地变为可达,程序编译后,执行命令: java -verbosegc TestGC 后结果为:  

  [Full GC 168K->97K(1984K), 0.0253873 secs]  

  机器的环境为,Windows 2000 + JDK1.3.1,箭头前后的数据168K和97K分别表示垃圾收集GC前后所有存活对象使用的内存容量,说明有168K-97K=71K的对象容量被回收,括号内的数据1984K为堆内存的总容量,收集所需要的时间是0.0253873秒(这个时间在每次执行的时候会有所不同)。  

  2、finalize方法透视垃圾收集器的运行  

文章评论

初级 vs 高级开发者 哪个性价比更高?
初级 vs 高级开发者 哪个性价比更高?
一个程序员的时间管理
一个程序员的时间管理
科技史上最臭名昭著的13大罪犯
科技史上最臭名昭著的13大罪犯
程序员应该关注的一些事儿
程序员应该关注的一些事儿
我是如何打败拖延症的
我是如何打败拖延症的
Java 与 .NET 的平台发展之争
Java 与 .NET 的平台发展之争
做程序猿的老婆应该注意的一些事情
做程序猿的老婆应该注意的一些事情
10个帮程序员减压放松的网站
10个帮程序员减压放松的网站
老美怎么看待阿里赴美上市
老美怎么看待阿里赴美上市
程序员的一天:一寸光阴一寸金
程序员的一天:一寸光阴一寸金
Java程序员必看电影
Java程序员必看电影
为什么程序员都是夜猫子
为什么程序员都是夜猫子
要嫁就嫁程序猿—钱多话少死的早
要嫁就嫁程序猿—钱多话少死的早
什么才是优秀的用户界面设计
什么才是优秀的用户界面设计
看13位CEO、创始人和高管如何提高工作效率
看13位CEO、创始人和高管如何提高工作效率
不懂技术不要对懂技术的人说这很容易实现
不懂技术不要对懂技术的人说这很容易实现
如何区分一个程序员是“老手“还是“新手“?
如何区分一个程序员是“老手“还是“新手“?
程序员都该阅读的书
程序员都该阅读的书
老程序员的下场
老程序员的下场
“懒”出效率是程序员的美德
“懒”出效率是程序员的美德
鲜为人知的编程真相
鲜为人知的编程真相
十大编程算法助程序员走上高手之路
十大编程算法助程序员走上高手之路
Web开发人员为什么越来越懒了?
Web开发人员为什么越来越懒了?
那些争议最大的编程观点
那些争议最大的编程观点
代码女神横空出世
代码女神横空出世
程序员眼里IE浏览器是什么样的
程序员眼里IE浏览器是什么样的
程序猿的崛起——Growth Hacker
程序猿的崛起——Growth Hacker
5款最佳正则表达式编辑调试器
5款最佳正则表达式编辑调试器
团队中“技术大拿”并非越多越好
团队中“技术大拿”并非越多越好
每天工作4小时的程序员
每天工作4小时的程序员
编程语言是女人
编程语言是女人
程序员的鄙视链
程序员的鄙视链
总结2014中国互联网十大段子
总结2014中国互联网十大段子
如何成为一名黑客
如何成为一名黑客
我跳槽是因为他们的显示器更大
我跳槽是因为他们的显示器更大
程序员和编码员之间的区别
程序员和编码员之间的区别
聊聊HTTPS和SSL/TLS协议
聊聊HTTPS和SSL/TLS协议
中美印日四国程序员比较
中美印日四国程序员比较
漫画:程序员的工作
漫画:程序员的工作
程序员必看的十大电影
程序员必看的十大电影
程序员最害怕的5件事 你中招了吗?
程序员最害怕的5件事 你中招了吗?
旅行,写作,编程
旅行,写作,编程
当下全球最炙手可热的八位少年创业者
当下全球最炙手可热的八位少年创业者
10个调试和排错的小建议
10个调试和排错的小建议
“肮脏的”IT工作排行榜
“肮脏的”IT工作排行榜
软件开发程序错误异常ExceptionCopyright © 2009-2015 MyException 版权所有