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垃圾收集GC（Garbage Collection）是Java語(yǔ)言的核心技術(shù)之一，之前我們?cè)鴮?zhuān)門(mén)探討過(guò)Java 7新增的垃圾回收器G1的新特性，但在JVM的內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制上看，Java的垃圾回收原理與機(jī)制并未改變。垃圾收集的目的在于清除不再使用的對(duì)象。GC通過(guò)確定對(duì)象是否被活動(dòng)對(duì)象引用來(lái)確定是否收集該對(duì)象。GC首先要判斷該對(duì)象是否是時(shí)候可以收集。兩種常用的方法是引用計(jì)數(shù)和對(duì)象引用遍歷。
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引用計(jì)數(shù)收集器
引用計(jì)數(shù)是垃圾收集器中的早期策略。在這種方法中，堆中每個(gè)對(duì)象（不是引用）都有一個(gè)引用計(jì)數(shù)。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被創(chuàng)建時(shí)，且將該對(duì)象分配給一個(gè)變量，該變量計(jì)數(shù)設(shè)置為1。當(dāng)任何其它變量被賦值為這個(gè)對(duì)象的引用時(shí)，計(jì)數(shù)加1（a = b,則b引用的對(duì)象+1），但當(dāng)一個(gè)對(duì)象的某個(gè)引用超過(guò)了生命周期或者被設(shè)置為一個(gè)新值時(shí)，對(duì)象的引用計(jì)數(shù)減1。任何引用計(jì)數(shù)為0的對(duì)象可以被當(dāng)作垃圾收集。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被垃圾收集時(shí)，它引用的任何對(duì)象計(jì)數(shù)減1。
優(yōu)點(diǎn)：引用計(jì)數(shù)收集器可以很快的執(zhí)行，交織在程序運(yùn)行中。對(duì)程序不被長(zhǎng)時(shí)間打斷的實(shí)時(shí)環(huán)境比較有利。
缺點(diǎn)： 無(wú)法檢測(cè)出循環(huán)引用。如父對(duì)象有一個(gè)對(duì)子對(duì)象的引用，子對(duì)象反過(guò)來(lái)引用父對(duì)象。這樣，他們的引用計(jì)數(shù)永遠(yuǎn)不可能為0.
跟蹤收集器
早期的JVM使用引用計(jì)數(shù)，現(xiàn)在大多數(shù)JVM采用對(duì)象引用遍歷。對(duì)象引用遍歷從一組對(duì)象開(kāi)始，沿著整個(gè)對(duì)象圖上的每條鏈接，遞歸確定可到達(dá)（reachable）的對(duì)象。如果某對(duì)象不能從這些根對(duì)象的一個(gè)（至少一個(gè)）到達(dá)，則將它作為垃圾收集。在對(duì)象遍歷階段，GC必須記住哪些對(duì)象可以到達(dá)，以便刪除不可到達(dá)的對(duì)象，這稱(chēng)為標(biāo)記（marking）對(duì)象。
下一步，GC要?jiǎng)h除不可到達(dá)的對(duì)象。刪除時(shí)，有些GC只是簡(jiǎn)單的掃描堆棧，刪除未標(biāo)記的未標(biāo)記的對(duì)象，并釋放它們的內(nèi)存以生成新的對(duì)象，這叫做清除（sweeping）。這種方法的問(wèn)題在于內(nèi)存會(huì)分成好多小段，而它們不足以用于新的對(duì)象，但是組合起來(lái)卻很大。因此，許多GC可以重新組織內(nèi)存中的對(duì)象，并進(jìn)行壓縮（compact），形成可利用的空間。
為此，GC需要停止其他的活動(dòng)活動(dòng)。這種方法意味著所有與應(yīng)用程序相關(guān)的工作停止，只有GC運(yùn)行。結(jié)果，在響應(yīng)期間增減了許多混雜請(qǐng)求。另外，更復(fù)雜的 GC不斷增加或同時(shí)運(yùn)行以減少或者清除應(yīng)用程序的中斷。有的GC使用單線程完成這項(xiàng)工作，有的則采用多線程以增加效率。
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一些常用的垃圾收集器
（1）標(biāo)記－清除收集器
這種收集器首先遍歷對(duì)象圖并標(biāo)記可到達(dá)的對(duì)象，然后掃描堆棧以尋找未標(biāo)記對(duì)象并釋放它們的內(nèi)存。這種收集器一般使用單線程工作并停止其他操作。并且，由于它只是清除了那些未標(biāo)記的對(duì)象，而并沒(méi)有對(duì)標(biāo)記對(duì)象進(jìn)行壓縮，導(dǎo)致會(huì)產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片，從而浪費(fèi)內(nèi)存。
（2）標(biāo)記－壓縮收集器
有時(shí)也叫標(biāo)記－清除－壓縮收集器，與標(biāo)記－清除收集器有相同的標(biāo)記階段。在第二階段，則把標(biāo)記對(duì)象復(fù)制到堆棧的新域中以便壓縮堆棧。這種收集器也停止其他操作。
復(fù)制收集器
這種收集器將堆棧分為兩個(gè)域，常稱(chēng)為半空間。每次僅使用一半的空間，JVM生成的新對(duì)象則放在另一半空間中。GC運(yùn)行時(shí)，它把可到達(dá)對(duì)象復(fù)制到另一半空間，從而壓縮了堆棧。這種方法適用于短生存期的對(duì)象，持續(xù)復(fù)制長(zhǎng)生存期的對(duì)象則導(dǎo)致效率降低。并且對(duì)于指定大小堆來(lái)說(shuō)，需要兩倍大小的內(nèi)存，因?yàn)槿魏螘r(shí)候都只使用其中的一半。
增量收集器
增量收集器把堆棧分為多個(gè)域，每次僅從一個(gè)域收集垃圾，也可理解為把堆棧分成一小塊一小塊，每次僅對(duì)某一個(gè)塊進(jìn)行垃圾收集。這會(huì)造成較小的應(yīng)用程序中斷時(shí)間，使得用戶(hù)一般不能覺(jué)察到垃圾收集器正在工作。
分代收集器
復(fù)制收集器的缺點(diǎn)是：每次收集時(shí)，所有的標(biāo)記對(duì)象都要被拷貝，從而導(dǎo)致一些生命周期很長(zhǎng)的對(duì)象被來(lái)回拷貝多次，消耗大量的時(shí)間。而分代收集器則可解決這個(gè)問(wèn)題，分代收集器把堆棧分為兩個(gè)或多個(gè)域，用以存放不同壽命的對(duì)象。JVM生成的新對(duì)象一般放在其中的某個(gè)域中。過(guò)一段時(shí)間，繼續(xù)存在的對(duì)象(非短命對(duì)象)將獲得使用期并轉(zhuǎn)入更長(zhǎng)壽命的域中。分代收集器對(duì)不同的域使用不同的算法以?xún)?yōu)化性能。
并行收集器
并行收集器使用某種傳統(tǒng)的算法并使用多線程并行的執(zhí)行它們的工作。在多CPU機(jī)器上使用多線程技術(shù)可以顯著的提高java應(yīng)用程序的可擴(kuò)展性。
***，貼出一個(gè)非常簡(jiǎn)單的跟蹤收集器的例圖，以便大家加深對(duì)收集器的理解：
跟蹤收集器圖例
使用垃圾收集器要注意的地方
下面將提出一些有關(guān)垃圾收集器要注意的地方，垃圾收集器知識(shí)很多，下面只列出一部分必要的知識(shí)：
（1）每個(gè)對(duì)象只能調(diào)用finalize( )方法一次。如果在finalize( )方法執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生異常（exception），則該對(duì)象仍可以被垃圾收集器收集。
（2）垃圾收集器跟蹤每一個(gè)對(duì)象，收集那些不可觸及的對(duì)象（即該對(duì)象不再被程序引用 了），回收其占有的內(nèi)存空間。但在進(jìn)行垃圾收集的時(shí)候，垃圾收集器會(huì)調(diào)用該對(duì)象的finalize( )方法（如果有）。如果在finalize()方法中，又使得該對(duì)象被程序引用(俗稱(chēng)復(fù)活了)，則該對(duì)象就變成了可觸及的對(duì)象，暫時(shí)不會(huì)被垃圾收集了。但是由于每個(gè)對(duì)象只能調(diào)用一次finalize( )方法，所以每個(gè)對(duì)象也只可能 "復(fù)活 "一次。
（3）Java語(yǔ)言允許程序員為任何方法添加finalize( )方法，該方法會(huì)在垃圾收集器交換回收對(duì)象之前被調(diào)用。但不要過(guò)分依賴(lài)該方法對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行回收和再利用，因?yàn)樵摲椒ㄕ{(diào)用后的執(zhí)行結(jié)果是不可預(yù)知的。
（4）垃圾收集器不可以被強(qiáng)制執(zhí)行，但程序員可以通過(guò)調(diào)研System.gc方法來(lái)建議執(zhí)行垃圾收集。記住，只是建議。一般不建議自己寫(xiě)System.gc，因?yàn)闀?huì)加大垃圾收集工作量。
到此就介紹完了，希望本文對(duì)你有幫助。
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