java垃圾回收机制--可达性算法
先说一些题外话,Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区,这些区分为线程私有区和线程共享区
1、线程私有区
a、程序计数器
记录正在执行的虚拟机字节码指令地址。此区域是是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
b、Java虚拟机栈
描述的是Java方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时会创建一个栈帧
c、本地方法栈
它与虚拟机栈发挥的作用是类似的,它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用的Native方法服务。
2、线程共享区
a、Java堆
被所有线程共享的一块内存区域,也是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
b、方法区
用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编辑器编译后的代码等数据,虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名Non-Heap(非堆)
下面开始说正题
目前虚拟机基本都是采用可达性算法,为什么不采用引用计数算法呢?下面就说说引用计数法是如何统计所有对象的引用计数的,再对比分析可达性算法是如何解决引用技术算法的不足。先简单说说这两个算法:
1、引用计数法(reference-counting):每个对象都有一个引用计数器,当对象被引用一次,计数器就加1,当对象引用时效一次就减,当计数器为0,意味着对象是垃圾对象,可以被GC回收。
2、可达性算法(GC Root Tracing):从GC Root作为起点开始搜索,那么整个连通图中对象都是活的,对于GC Root无法达到的对象便是垃圾对象,随时可被GC回收。
采用引用计数算法的系统只需在每个实例对象创建之初,通过计数器来记录所有的引用次数即可。而可达性算法,则需要再次GC时,遍历整个GC根节点来判断是否回收。
下面通过一段代码来对比说明:
public class GcDemo { public static void main(String[] args) {
//分为6个步骤
GcObject obj1 = new GcObject(); //Step 1
GcObject obj2 = new GcObject(); //Step 2 obj1.instance = obj2; //Step 3
obj2.instance = obj1; //Step 4 obj1 = null; //Step 5
obj2 = null; //Step 6
}
} class GcObject{
public Object instance = null;
}
1、引用计数算法
如果采用的是引用计数算法:
再回到前面代码GcDemo的main方法共分为6个步骤:
- Step1:GcObject实例1的引用计数加1,实例1的引用计数=1;
- Step2:GcObject实例2的引用计数加1,实例2的引用计数=1;
- Step3:GcObject实例2的引用计数再加1,实例2的引用计数=2;
- Step4:GcObject实例1的引用计数再加1,实例1的引用计数=2;
执行到Step 4,则GcObject实例1和实例2的引用计数都等于2。
接下来继续结果图:
- Step5:栈帧中obj1不再指向Java堆,GcObject实例1的引用计数减1,结果为1;
- Step6:栈帧中obj2不再指向Java堆,GcObject实例2的引用计数减1,结果为1。
到此,发现GcObject实例1和实例2的计数引用都不为0,那么如果采用的引用计数算法的话,那么这两个实例所占的内存将得不到释放,这便产生了内存泄露。
2、可达性算法
这是目前主流的虚拟机都是采用GC Roots Tracing算法,比如Sun的Hotspot虚拟机便是采用该算法。 该算法的核心算法是从GC Roots对象作为起始点,利用数学中图论知识,图中可达对象便是存活对象,
而不可达对象则是需要回收的垃圾内存。这里涉及两个概念,一是GC Roots,一是可达性。
那么可以作为GC Roots的对象(见下图):
- 虚拟机栈的栈帧的局部变量表所引用的对象;
- 本地方法栈的JNI所引用的对象;
- 方法区的静态变量和常量所引用的对象;
关于可达性的对象,便是能与GC Roots构成连通图的对象,如下图:
从上图,reference1、reference2、reference3都是GC Roots,可以看出:
- reference1-> 对象实例1;
- reference2-> 对象实例2;
- reference3-> 对象实例4;
- reference3-> 对象实例4 -> 对象实例6;
可以得出对象实例1、2、4、6都具有GC Roots可达性,也就是存活对象,不能被GC回收的对象。
而对于对象实例3、5直接虽然连通,但并没有任何一个GC Roots与之相连,这便是GC Roots不可达的对象,这就是GC需要回收的垃圾对象。
到这里,相信大家应该能彻底明白引用计数算法和可达性算法的区别吧。
再回过头来看看最前面的实例,GcObject实例1和实例2虽然从引用计数虽然都不为0,但从可达性算法来看,都是GC Roots不可达的对象。
总之,对于对象之间循环引用的情况,引用计数算法,则GC无法回收这两个对象,而可达性算法则可以正确回收。
参考资料:https://blog.csdn.net/lamp_zy/article/details/53212909
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