Java内存管理及GC算法
概述
内存划分
虚拟机规范中将内存分为六大部分,分别为PC寄存器、JAVA虚拟机栈、JAVA堆、方法区、运行时常量及本地方法栈。
1.PC寄存器:线程独占
;
2.JAVA虚拟机栈:线程独有
;JAVA虚拟机栈是在创建线程的同时创建的,用于存储栈帧,JAVA虚拟机栈也是线程独有的。
3.JAVA堆:全局共享
;
4.方法区:全局共享
;它主要存储的是
运行时常量池
字段信息
方法信息
构造方法
普通函数
的字节码内容以及一些特殊方法。
5.本地方法栈:线程独有
,本地方法栈是一个传统的栈,它用来支持native方法的执行。如果JAVA虚拟机是使用的其它语言实现指令集解释器的时候,也会用到本地方法栈。
内存管理
1.一部分是全局共享:
- JAVA堆
- 方法区
2.一部分是线程独有 - PC寄存器
- JAVA虚拟机栈
- 本地方法栈
GC简介及算法
GC策略解决了哪些问题?
内存作为一种有限的资源,然而随着时间的推移内存的垃圾会越来越多。但java并没有提供类似于C/C++这一类内存释放和管理的机制,而是通过内置的GC进行内存的管理。GC的主要工作是:
1.哪些对象可以被回收?
2.何时回收?
3.采用什么样的方式回收?
GC策略采用的何种算法
有一种比较简单直观的办法,它的效率较高,被称作引用计数算法
。但是这个算法有一个致命的缺陷,那就是对于循环引用的对象无法进行回收。
根搜索算法(解决哪些对象可以被回收的问题
)
由于引用计数算法的缺陷,所以JVM一般会采用一种新的算法,叫做根搜索算法
。它的处理方式就是,设立若干种根对象
,当任何一个根对象到某一个对象均不可达时
,则认为这个对象是可以被回收
的。
GC roots(GC根
),在JAVA语言中,可以当做GC roots的对象有以下几种:
- 虚拟机栈中的引用的对象。
- 方法区中的类静态属性引用的对象。
- 方法区中的常量引用的对象。(final)
- 本地方法栈中JNI的引用的对象。
第一和第四种都是指的方法的本地变量表,第二种表达的意思比较清晰,第三种主要指的是声明为final的常量值。
垃圾收集算法
垃圾搜集的算法主要有三种,分别是标记-清除算法
、复制算法
、标记-整理算法
。这三种算法都扩充了根搜索算法。
标记-清除算法
当堆中的有效内存空间(available memory)被耗尽的时候,就会停止整个程序(也被成为stop the world),然后进行两项工作,第一项则是标记
,第二项则是清除
。
- 标记:标记的过程其实就是,遍历所有的GC Roots,然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象。
- 清除:清除的过程将遍历堆中所有的对象,将没有标记的对象全部清除掉。
通俗地说也就是当可用内存即将耗尽时,逐步完成以下工作:
- 1.GC线程就会被触发并将程序暂停;
- 2.将依旧存活的对象标记起来;
- 3.将堆中未标记的对象全部清除;
- 4.程序恢复运行。
缺陷:
- 1、首先,它的缺点就是效率比较低(递归与全堆对象遍历),而且在进行GC的时候,需要停止应用程序,这会导致用户体验非常差劲
- 2、第二点主要的缺点,则是这种方式清理出来的空闲内存是不连续的
复制算法
复制算法由“标记-清除算法
”基础上演化而来。
复制算法将内存划分为两个区间,在任意一个时间点,所有动态分配的对象只能分配在其中一个区间(活动区间),而另一个区间(空闲区间)则是空闲的。
当可用内存即将耗尽时,会逐步完成以下工作:
- 1.GC线程就会被触发并将程序暂停;
- 2.将依旧存活的对象标记起来;
- 3.将存活对象全部复制到空闲区间,且严格按照内存地址依次排序;
- 4.将存活对象引用指向新地址;
- 5.将活动区间转换成空闲区间,并一次性全部回收所有垃圾对象;
- 6.程序恢复运行。
复制算法
弥补了标记-清除算法
中内存布局混乱的缺点,但其缺点也很明显:
- 浪费了一半的内存,也就是说有一半的内存空间是闲置的;
- 如果对象的存活率很高,我们可以极端一点,假设是100%存活,那么我们需要将所有对象都复制一遍,并将所有引用地址重置一遍。
复制这一工作所花费的时间,在对象存活率达到一定程度时,将会变的不可忽视。
复制算法要想使用,最起码对象的存活率要非常低才行,而且最重要的是,我们必须要克服50%内存的浪费。
标记-整理算法
标记-整理算法
和标记-清除算法
类似,可以分成两个阶段:标记和整理
- 1.标记:它的第一个阶段与标记/清除算法是一模一样的,均是遍历GC Roots,然后将存活的对象标记。
- 2.整理:移动所有存活的对象,且按照内存地址次序依次排列,然后将末端内存地址以后的内存全部回收。因此,第二阶段才称为整理阶段。
优点:标记/整理算法不仅可以弥补标记/清除算法当中,内存区域分散的缺点,也消除了复制算法当中,内存减半的高额代价
缺点:标记/整理算法唯一的缺点就是效率也不高
复制算法、标记/整理算法、标记/清除算法共同点:
- 1、三个算法都基于根搜索算法去判断一个对象是否应该被回收,而支撑根搜索算法可以正常工作的理论依据,就是语法中变量作用域的相关内容。因此,要想防止内存泄露,最根本的办法就是掌握好变量作用域,而不应该使用前面内存管理杂谈一章中所提到的C/C++式内存管理方式。
- 2、在GC线程开启时,或者说GC过程开始时,它们都要暂停应用程序(stop the world)。
区别:
- 效率:复制算法>标记/整理算法>标记/清除算法(此处的效率只是简单的对比时间复杂度,实际情况不一定如此)。
- 内存整齐度:复制算法=标记/整理算法>标记/清除算法。
- 内存利用率:标记/整理算法=标记/清除算法>复制算法。
分代搜集算法
没有最好的算法,只有最合适的算法,不同算法适合不同的场景。
- 新生代或者年轻代【普通GC(minor GC)】:
适合使用复制算法
- 年老代【全局GC(major GC or Full GC)】:
采用标记/整理
或者标记/清除算法
转载于:https://www.cnblogs.com/rwxwsblog/p/6247255.html
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