学习笔记:Java回收机制浅谈

Java回收机制GC是Java相比C++等语言而言一个很具特性的亮点。在找工作笔试面试和面试过程中也会被经常的提到。所以这次学习笔记,主要是介绍下Java的回收机制。

1. 垃圾回收的意义
  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。垃圾回收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,垃圾回收也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾回收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。
垃圾回收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。在没有垃圾回收机制的时候,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,靠垃圾回收机制可大大缩短时间。其次是它保护程序的完整性, 垃圾回收是Java语言安全性策略的一个重要部份。
垃圾回收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。其次垃圾回收算法的不完备性,早先采用的某些垃圾回收算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然随着垃圾回收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。
2. 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,但是任何一种垃圾回收算法一般要做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;所谓根集就是正在执行的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。垃圾回收首先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。

3. System.gc()方法

命令行参数透视垃圾收集器的运行
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:

  1. class TestGC
  2. {
  3.     public static void main(String[] args)
  4.     {
  5.       new TestGC();
  6.       System.gc();
  7.       System.runFinalization();
  8.    }
  9. }

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不可达,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)。

需要注意的是,调用System.gc()也仅仅是一个请求(建议)。JVM接受这个消息后,并不是立即做垃圾回收,而只是对几个垃圾回收算法做了加权,使垃圾回收操作容易发生,或提早。

4. finalize()方法

在JVM垃圾回收器收集一个对象之前,一般要求程序调用适当的方法释放资源,但在没有明确释放资源的情况下,Java提供了缺省机制来终止该对象心释放资源,这个方法就是finalize()。它的原型为:
protected void finalize() throws Throwable
在finalize()方法返回之后,对象消失,垃圾收集开始执行。原型中的throws Throwable表示它可以抛出任何类型的异常。
之所以要使用finalize(),是存在着垃圾回收器不能处理的特殊情况。假定你的对象(并非使用new方法)获得了一块“特殊”的内存区域,由于垃圾回收器只知道那些显示地经由new分配的内存空间,所以它不知道该如何释放这块“特殊”的内存区域,那么这个时候java允许在类中定义一个由finalize()方法。

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2 Responses to 学习笔记:Java回收机制浅谈

  1. 谢浩哲 says:

    我觉得你还应该介绍一些垃圾回收器, 比如Parallers, Serial, CMS, G1等等.
    此外, 作为介绍垃圾回收机制的文章, 你都没有介绍Java的内存分区, 堆的分区(YG, OG和PG)
    对System.gc()的介绍也不够完整, System.gc()是不推荐使用的. 因为System.gc()是一次Full GC, 会扫描YG和OG中的所有内存区. 运行过程中会”Stop the world”. 所以在并发数比较高的网站中势必会造成性能问题.

  2. 唐敏龙 says:

    木有仔细了解过,只知道有这功能,既然别人问的细,那就得好好学学了。。

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