JVM真香系列:如何判断对象是否可被回收?
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在JVM
中程序寄存器、Java虚拟机栈、本地方法栈,这三个区是随着线程的创建而创建,随着线程结束而销毁。
其实就是这三个的生命周期和线程的生命周期一样。都是每个线程私有的。
每次方法的调用就会向栈里入栈一个栈帧,方法调用结束,跟着就出栈。
对象也是有生命周期的,所以对于不需要的对象要进行必要的清楚,否则久而久之,我们的内存就被一点一点的消耗完。
今天来学习,如何判断对象是否已经可以被回收?以及回收有哪些算法?
如何判断对象已死?
引用计数法
给对象添加一个引用计数器,每当一个地方引用它object时技术加1,引用失去以后就减1,计数为0说明不再引用。
优点:实现简单,判定效率高;
缺点:无法解决对象相互循环引用的问题,对象A中引用了对象B,对象B中引用对象A。
public class A {
public B b;
}
public class B {
public C c;
}
public class C {
public A a;
}
public class Test{
private void test(){
A a = new A();
B b = new B();
C c = new C();
a.b=b;
b.c=c;
c.a=a;
}
}
可达性分析算法
当一个对象到GC Roots
没有引用链相连,即就是GC Roots
到这个对象不可达时,证明对象不可用。
GC Roots
种类:
Java 线程中,当前所有正在被调用的方法的引用类型参数、局部变量、临时值等。也就是与我们栈帧相关的各种引用。
所有当前被加载的 Java 类。
Java 类的引用类型静态变量。
运行时常量池里的引用类型常量(String 或 Class 类型)。
JVM 内部数据结构的一些引用,比如 sun.jvm.hotspot.memory.Universe 类。
用于同步的监控对象,比如调用了对象的 wait() 方法。
public class Test{
private void test(C c){
A a = new A();
B b = new B();
a.b=b;
//这里的a/b/c都是GC Root;
}
}
对象的引用类型
强引用:
User user=new User();
我们开发中使用最多的对象引用方式。
特点:我们平常典型编码Object obj = new Object()中的obj就是强引用。
通过关键字new创建的对象所关联的引用就是强引用。
当JVM内存空间不足,JVM宁愿抛出OutOfMemoryError运行时错误(OOM),使程序异常终止,也不会靠随意回收具有强引用的“存活”对象来解决内存不足的问题。
对于一个普通的对象,如果没有其他的引用关系,只要超过了引用的作用域或者显式地将相应(强)引用赋值为 null,就是可以被垃圾收集的了,具体回收时机还是要看垃圾收集策略。
软引用:
SoftReference object=new SoftReference(new Object());
特点:软引用通过SoftReference类实现。软引用的生命周期比强引用短一些。
只有当 JVM 认为内存不足时,才会去试图回收软引用指向的对象:即JVM 会确保在抛出 OutOfMemoryError 之前,清理软引用指向的对象。
软引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收,Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
后续,我们可以调用ReferenceQueue的poll()方法来检查是否有它所关心的对象被回收。如果队列为空,将返回一个null,否则该方法返回队列中前面的一个Reference对象。
应用场景:软引用通常用来实现内存敏感的缓存。如果还有空闲内存,就可以暂时保留缓存,当内存不足时清理掉,这样就保证了使用缓存的同时,不会耗尽内存。
弱引用:
WeakReference object=new WeakReference (new Object();
ThreadLocal中有使用。
弱引用通过WeakReference类实现。弱引用的生命周期比软引用短。
在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程,因此不一定会很快回收弱引用的对象。
弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。应用场景:弱应用同样可用于内存敏感的缓存。
虚引用:
几乎没见过使用, ReferenceQueue 、PhantomReference。
finalize方法
这个方法就有点类似于“某个人被判了死刑,但是不一定会死”的情景。
即使在可达性分析算法中不可达的对象,也并非一定是“非死不可”的,这时候他们暂时处于“缓刑”阶段,真正宣告一个对象死亡至少要经历两个阶段:
1、如果对象在可达性分析算法中不可达,那么它会被第一次标记并进行一次刷选,刷选的条件是是否需要执行finalize()方法(当对象没有覆盖finalize()或者finalize()方法已经执行过了(对象的此方法只会执行一次)),虚拟机将这两种情况都会视为没有必要执行)。
2、如果这个对象有必要执行finalize()方法会将其放入F-Queue队列中,稍后GC将对F-Queue队列进行第二次标记,如果在重写finalize()方法中将对象自己赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那么第二次标记时候就会将它移出“即将回收”的集合。
方法区的回收
在堆中,尤其是在新生代中,一次垃圾回收一般可以回收 70% ~ 95% 的空间,而方法区的垃圾收集效率远低于此。
方法区垃圾回收主要两部分内容:废弃的常量和无用的类。
标记-清除
第一步:就是找出活跃的对象。我们反复强调 GC 过程是逆向的, 根据 GC Roots 遍历所有的可达对象,这个过程,就叫作标记。
第二步:除了上面标记出来的对象以外,其余的都清除掉。
缺点:标记和清除效率不高,标记和清除之后会产生大量不连续的内存碎片
复制
新生代使用,新生代分中Eden:S0:S1
= 8:1:1,其中后面的1:1就是用来复制的。
当其中一块内存使用完了,就将还存活的对象复制到另外一块上面,然后把已经使用过的内存空间一次清除掉。
一般对象分配都是进入新生代的eden区,如果Minor GC
还存活则进入S0
区,S0
和S1
不断对象进行复制。对象存活年龄最大默认是15,大对象进来可能因为新生代不存在连续空间,所以会直接接入老年代。任何使用都有新生代的10%是空着的。
缺点:对象存活率高时,复制效率会较低,浪费内存。
标记整理
它的主要思路,就是移动所有存活的对象,且按照内存地址顺序依次排列,然后将末端内存地址以后的内存全部回收。 但是需要注意,这只是一个理想状态。对象的引用关系一般都是非常复杂的,我们这里不对具体的算法进行描述。我们只需要了解,从效率上来说,一般整理算法是要低于复制算法的。这个算法是规避了内存碎片和内存浪费。
让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清理掉端边界以外的内存。
从上面的三个算法来看,其实没有绝对最好的回收算法,只有最适合的算法。
STW
STW
=Stop The world,字面翻译过来就是整个世界都停止了。
在JVM中也有这么个说法,就是STW,是指JVM垃圾收集器在收集垃圾对象的时候,其他所有线程都被挂起(除了垃圾收集器之外),JVM中一种全局暂停现象。
----全局停顿,想想就很可怕,所有的Java代码停止执行,native代码可以执行,但是不能与JVM进行交互,这些基本上都是由于GC引起的。
但是也还有另外的几种场景也可以导致STW:
1.Garbage collection pauses
2.Code deoptimization
3.Flushing code cacheClass redefinition (e.g. hot swap or instrumentation)
4.Biased lock revocation
5.Various debug operation (e.g. deadlock check or stacktrace dump)
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