Java記憶體管理之垃圾回收機制

Java 目錄：https://blog.csdn.net/dkbnull/article/details/87932486

        Java的垃圾回收機制可以監控每個Java對象，當某個對象處于不可達狀态時，就回收該對象所占用的記憶體；同時，垃圾回收機制還對記憶體進行監控，負責清理記憶體配置設定、回收中産生的記憶體碎片。

        對于Java程式來說，垃圾回收機制完成的這兩項工作工作量都很大，是以垃圾回收機制成為限制Java程式運作效率的重要因素。是以高效的垃圾回收機制就顯得至關重要。高效的垃圾回收機制既能夠保證垃圾回收的快速運作，又不能導緻Java程式出現卡頓。

        前面說垃圾回收機制監控每個Java對象，但他不可能實時監控每個Java對象的狀态（這将非常耗性能），是以當一個對象失去引用後，他并不是被立即回收，而是等到垃圾回收機制運作的時候才進行回收。

        對于一個垃圾回收器的設計算法來說，主要有串行回收、并行回收；并發執行、應用程式停止執行；壓縮、不壓縮、複制的設計。

        串行回收：不管系統有多少個CPU，始終隻用一個CPU來執行垃圾回收操作。

        并行回收：多個CPU并行執行垃圾回收操作。

        比較：并行回收執行效率高，但複雜度增加，會導緻記憶體碎片增加等問題。

        并發執行：垃圾回收與應用程式同時運作。

        應用程式終止：在執行垃圾回收時應用程式會暫停。

        比較：并發執行的垃圾回收系統開銷大，需要更多的堆記憶體，和應用程式之間存在執行沖突問題（比如應用程式在垃圾回收的時候修改對象）。

        壓縮：把所有處于可達狀态的對象移動到一起，然後将剩餘的記憶體全部清理。

        不壓縮：隻回收記憶體。

        複制：将所有處于可達狀态的對象複制到另一塊相同的記憶體中，對原記憶體進行全部清理。

        比較：壓縮式垃圾回收可以減少記憶體碎片；不壓縮式會有較多記憶體碎片，與壓縮式相比回收記憶體快，但配置設定記憶體慢；複制式不會産生記憶體碎片，但複制時消耗時間并且需要額外的記憶體。

        現行的垃圾回收機制采用分代的方式來進行垃圾回收，針對不同的分代采用不同的回收設計。

        根據對象生存時間的長短，把堆記憶體分為3個代：Young代，Old代，Permanent代。

        垃圾回收機制根據不同的分代的特點采用不同的回收算法。

        Young代

        采用複制式垃圾回收。

        Young代中處于可達狀态的對象數量比較少，可複制成本不大，可以發揮複制算法的優勢。

        Young代由一個Eden區和兩個Survivor區構成，大部分對象建立時先配置設定到Eden區中，一些大的對象可以直接進入Old區，Survivor區的對象為在Young代中經曆過至少一次垃圾回收，這些對象在進入Old代之前先保留在Survivor區。同一時間，兩個Survivor區一個用來儲存對象，另一個為空，用來在垃圾回收時儲存Young代中的對象。

        垃圾回收時，Eden區和第一個Survivor區的可達狀态的對象都複制到第二個Survivor區，然後清空Eden區和第一個Survivor區。此時第一個Survivor區變成空閑區，下一次垃圾回收時将Eden區和第二個Survivor區的可達狀态的對象複制到該區。

        Old代

        如果Young代中的對象經過多次垃圾回收後依然沒有被回收掉，這個對象會被移動到Old代。

        Old代中的對象大部分都是從Young代中轉移過來的，經過了多次垃圾回收，是以這些對象不會輕易變成不可達狀态。是以Old代執行垃圾回收的頻率相對較低。

        随着Young代中的對象不斷轉移到Old代，Old代中存儲了較多的對象，是以Old代的存儲空間一般比Young代大，而且Old代每次執行垃圾回收的時間也比較長。

        綜上考慮，Old代使用壓縮式垃圾回收，這樣可以避免Old代大量複制對象，同時由于Old代一般不會有對象程式設計不可達狀态，是以回收過程中不會産生大量碎片。

        Permanent代

        Permanent代主要用于裝載Class、方法等資訊，垃圾回收機制通常不會回收Permanent代中的對象。