Java垃圾回收是如何工作的?

本教程是为了理解基本的Java垃圾回收以及它是如何工作的。这是垃圾回收教程系列的第二部分。希望你已经读过了第一部分:《Java 垃圾回收介绍》。

Java 垃圾回收是一项自动化的过程,用来管理程序所使用的运行时内存。通过这一自动化过程,JVM 解除了程序员在程序中分配和释放内存资源的开销。

启动Java垃圾回收

作为一个自动的过程,程序员不需要在代码中显示地启动垃圾回收过程。System.gc()和Runtime.gc()用来请求JVM启动垃圾回收。

虽然这个请求机制提供给程序员一个启动 GC 过程的机会,但是启动由 JVM负责。JVM可以拒绝这个请求,所以并不保证这些调用都将执行垃圾回收。启动时机的选择由JVM决定,并且取决于堆内存中Eden区是否可用。JVM将这个选择留给了Java规范的实现,不同实现具体使用的算法不尽相同。

毋庸置疑,我们知道垃圾回收过程是不能被强制执行的。我刚刚发现了一个调用System.gc()有意义的场景。通过这篇文章了解一下适合调用System.gc() 这种极端情况。

Java垃圾回收过程

垃圾回收是一种回收无用内存空间并使其对未来实例可用的过程。

 

Java垃圾回收是如何工作的?

Eden 区:当一个实例被创建了,首先会被存储在堆内存年轻代的 Eden 区中。

注意:如果你不能理解这些词汇,我建议你阅读这篇 垃圾回收介绍 ,这篇教程详细地介绍了内存模型、JVM 架构以及这些术语。

Survivor 区(S0 和 S1):作为年轻代 GC(Minor GC)周期的一部分,存活的对象(仍然被引用的)从 Eden 区被移动到 Survivor 区的 S0 中。类似的,垃圾回收器会扫描 S0 然后将存活的实例移动到 S1 中。

(译注:此处不应该是Eden和S0中存活的都移到S1么,为什么会先移到S0再从S0移到S1?)

死亡的实例(不再被引用)被标记为垃圾回收。根据垃圾回收器(有四种常用的垃圾回收器,将在下一教程中介绍它们)选择的不同,要么被标记的实例都会不停地从内存中移除,要么回收过程会在一个单独的进程中完成。

老年代: 老年代(Old or tenured generation)是堆内存中的第二块逻辑区。当垃圾回收器执行 Minor GC 周期时,在 S1 Survivor 区中的存活实例将会被晋升到老年代,而未被引用的对象被标记为回收。

老年代 GC(Major GC):相对于 Java 垃圾回收过程,老年代是实例生命周期的最后阶段。Major GC 扫描老年代的垃圾回收过程。如果实例不再被引用,那么它们会被标记为回收,否则它们会继续留在老年代中。

内存碎片:一旦实例从堆内存中被删除,其位置就会变空并且可用于未来实例的分配。这些空出的空间将会使整个内存区域碎片化。为了实例的快速分配,需要进行碎片整理。基于垃圾回收器的不同选择,回收的内存区域要么被不停地被整理,要么在一个单独的GC进程中完成。

垃圾回收中实例的终结

在释放一个实例和回收内存空间之前,Java 垃圾回收器会调用实例各自的 finalize() 方法,从而该实例有机会释放所持有的资源。虽然可以保证 finalize() 会在回收内存空间之前被调用,但是没有指定的顺序和时间。多个实例间的顺序是无法被预知,甚至可能会并行发生。程序不应该预先调整实例之间的顺序并使用 finalize() 方法回收资源。

任何在 finalize过程中未被捕获的异常会自动被忽略,然后该实例的 finalize 过程被取消。

JVM 规范中并没有讨论关于弱引用的垃圾回收机制,也没有很明确的要求。具体的实现都由实现方决定。

垃圾回收是由一个守护线程完成的。

对象什么时候符合垃圾回收的条件?

所有实例都没有活动线程访问。

没有被其他任何实例访问的循环引用实例。

Java 中有不同的引用类型。判断实例是否符合垃圾收集的条件都依赖于它的引用类型。

引用类型

 

垃圾收集

 

强引用(Strong Reference)

 

不符合垃圾收集

 

软引用(Soft Reference)

 

垃圾收集可能会执行,但会作为最后的选择

 

弱引用(Weak Reference)

 

符合垃圾收集

 

虚引用(Phantom Reference)

 

符合垃圾收集

 

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