0x01 什么是垃圾

很簡(jiǎn)單，沒(méi)有引用指向的任何對(duì)象都叫做垃圾(garbage)。

什么是garbage

在某一內(nèi)存空間中，Java程序制造了很多對(duì)象被引用，有的對(duì)象還引用別的對(duì)象，中途有對(duì)象不被需要了就沒(méi)有指向他的引用了，這些沒(méi)有引用指向的東西就是垃圾。

這些垃圾不需要自己回收，JVM中有類似于街道上那些勤勞的環(huán)衛(wèi)工的人，在幫忙回收垃圾。

0x02 如何找到垃圾

那么，幫忙回收垃圾的人是如何找到垃圾的呢？JVM中一般有兩種算法：

• Reference Count 引用計(jì)數(shù)
• Root Searching 根可達(dá)算法

2.1 引用計(jì)數(shù)

引用計(jì)數(shù)法設(shè)定給對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)，計(jì)數(shù)器值加１；當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值減1，引用數(shù)量為0的時(shí)候，則說(shuō)明對(duì)象沒(méi)有被任何引用指向,，可以認(rèn)定是“垃圾”對(duì)象。

引用計(jì)數(shù)法

但是引用計(jì)數(shù)法不能解決循環(huán)引用的問(wèn)題，比如O1->O2->O3->O1，當(dāng)沒(méi)有引用指向他們?nèi)魏我粋€(gè)的時(shí)候，他們的reference count都是1，按照引用計(jì)數(shù)法，他們都不是垃圾。

而事實(shí)上，沒(méi)有任何引用指向O1、O2、O3這一坨了，他們都是垃圾。

JVM(看向O1)：堅(jiān)決不能容忍垃圾！

O1：看什么，我的引用計(jì)數(shù)為1，不是0，我不是垃圾。

JVM：不好意思，我不是針對(duì)你，我是說(shuō)你們一坨都是垃圾！

引用計(jì)數(shù)法無(wú)法確定垃圾的情況

2.2 根可達(dá)算法

引用計(jì)數(shù)法不能解決循環(huán)引用的問(wèn)題，可采用根可達(dá)算法(Root Searching)。

其算法思路就是通過(guò)一系列名為 GC Roots 的對(duì)象作為根，從根上開始向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱為引用鏈(Reference Chain)，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的。

那么哪些是 Roots 呢？

• 線程棧變量

Java程序從main方法開始執(zhí)行，main方法會(huì)開啟一個(gè)線程，這個(gè)線程里有線程棧，里面有棧幀。

從main開始這個(gè)線程棧幀里面的這些個(gè)叫做根對(duì)象。

• 靜態(tài)變量

一個(gè)class被load到內(nèi)存之后，馬上就對(duì)靜態(tài)變量進(jìn)行初始化，所以靜態(tài)變量訪問(wèn)到的對(duì)象也是根對(duì)象。

• 常量池

如果一個(gè)class能夠用到其他的class的對(duì)象，那么他就是根對(duì)象。

• JNI指針

本地方法用到本地的對(duì)象也是根對(duì)象。

總之，當(dāng)一個(gè)程序起來(lái)之后馬上需要的對(duì)象叫做根對(duì)象。

0x03 常見的垃圾回收算法

垃圾找到了之后就要回收，那么JVM怎么進(jìn)行垃圾回收呢？

如何進(jìn)行垃圾清除，常用的算法有3種：

• Mark-Sweep 標(biāo)記清除
• Coping 拷貝算法
• Mark-Compact 標(biāo)記壓縮

3.1 標(biāo)記清除

先標(biāo)記垃圾，然后清除垃圾。通過(guò)該算法，先找到那些有用的對(duì)象，沒(méi)有用的并出來(lái)然后把它們清除掉。

從圖中可以看出，標(biāo)記清除算法將垃圾標(biāo)記并清除后，內(nèi)存中原先不可用的內(nèi)存變成了空閑的可用的，但是這些內(nèi)存有些有些不連續(xù)了，也就是說(shuō)產(chǎn)生了碎片。

再一個(gè)，如果存活的對(duì)象比較多，這種情況標(biāo)記清除算法的執(zhí)行效率比較高。相反執(zhí)行效率就稍微低一點(diǎn)，因?yàn)樾枰獌杀閽呙?#xff0c;第一次掃描找到那些有用的，第二次掃描把那些沒(méi)用的找出來(lái)清理掉。

3.2 拷貝算法

拷貝算法，就是把內(nèi)存一分為二，比如A、B兩個(gè)區(qū)域，分開之后，把A區(qū)域中有用的拷貝到B區(qū)域，拷貝完成后，把A區(qū)域全部清除，下次再分配內(nèi)存的時(shí)候先往B區(qū)域分配，如此往復(fù)。

1) 把內(nèi)存一分為二，分為A、B兩個(gè)區(qū)域，分配內(nèi)存先往A區(qū)域分配

2) 拷貝A區(qū)域中存活的有用的對(duì)象到B區(qū)域

拷貝完成的狀態(tài)：

3) 將A區(qū)域全部清除(內(nèi)存全部釋放)

4) 之后再分配內(nèi)存的時(shí)候往B區(qū)域分配

清除B之后再繼續(xù)往A區(qū)域分配，如此往復(fù)，拷貝來(lái)拷貝去。

以上過(guò)程就是拷貝算法。

該算法適用于存活對(duì)象較少的情況，只掃描一次，效率有所提高并且沒(méi)有產(chǎn)生內(nèi)存碎片。需要注意的是，移動(dòng)復(fù)制對(duì)象時(shí)須調(diào)整對(duì)象引用。

缺點(diǎn)也顯而易見，得準(zhǔn)備兩份內(nèi)存，浪費(fèi)空間。

3.3 標(biāo)記壓縮

對(duì)象分配到內(nèi)存之后，需要回收的時(shí)候，先把沒(méi)有引用指向的對(duì)象標(biāo)記為垃圾，然后把后面存活的對(duì)象拷貝到標(biāo)記的那個(gè)地方，不僅如此，最后凡是有用的對(duì)象全部移到前面，無(wú)論這個(gè)內(nèi)存是沒(méi)有使用，都?jí)嚎s整理到前面，最后剩下的大塊空間就全部清理出來(lái)了。

可以看到，標(biāo)記壓縮進(jìn)行回收垃圾之后，空間連續(xù)，沒(méi)有碎片。

我們分析一下該算法的實(shí)現(xiàn)思路，

1)通過(guò)GC Roots找到那些有用的不可回收的

2)把不可回收的有用對(duì)象往前移動(dòng)

所以肯定需要掃描兩次內(nèi)存，而且還要移動(dòng)對(duì)象，第一次掃描先找游泳對(duì)象，第二次掃描移動(dòng)對(duì)象。

移動(dòng)的過(guò)程中，如果是多線程還要考慮線程同步，所以標(biāo)記壓縮算法效率上要低一些。

該算法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)象分配不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存減半，而且不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

0x04 小結(jié)

沒(méi)有任何引用指向的對(duì)象是垃圾

找到垃圾的算法有引用計(jì)數(shù)法(Reference Count)和根可達(dá)算法(Root Searching)

引用計(jì)數(shù)法無(wú)法解決循環(huán)引用的問(wèn)題

GC Roots：線程棧變量、靜態(tài)變量、常量池、JNI指針

垃圾回收算法：標(biāo)記清除(Mark Sweep)、拷貝(Copying)、標(biāo)記壓縮(Mark Compact)

標(biāo)記清除算法容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片使內(nèi)存空間不連續(xù)

拷貝算法沒(méi)有內(nèi)存碎片產(chǎn)生但是浪費(fèi)空間

標(biāo)記壓縮算法效率雖然有點(diǎn)低但沒(méi)有內(nèi)存碎片產(chǎn)生且不浪費(fèi)內(nèi)存空間

作者：行百里er
鏈接：https://juejin.im/post/6888847017846669320
來(lái)源：掘金
著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的根可达算法的根_好屌好屌的「GC系列」JVM垃圾定位及垃圾回收算法浅析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。