1. 垃圾收集简介 - GC参考手册
说明:
在本文中,
Garbage Collection
翻译为 “垃圾收集
”,garbage collector
翻译为 “垃圾收集器
”;一般认为, 垃圾回收 和 垃圾收集 是同义词。
Minor GC
翻译为: 小型GC; 而不是次要GC
Major GC
翻译为: 大型GC; 而不是主要GC原因在于,大部分情况下, 发生在年轻代的
Minor GC
次数会很多,翻译为次要GC明显不对。
Full GC
翻译为: 完全GC; 为了清晰起见,一般直接译为 Full GC,读者明白即可; 其中大型GC和完全GC差不多, 这些术语出自官方的各种分析工具和垃圾收集日志。并不是很统一。
1. 垃圾收集简介
顾名思义,垃圾收集(Garbage Collection)的意思就是 —— 找到垃圾并进行清理。但现有的垃圾收集实现却恰恰相反: 垃圾收集器跟踪所有正在使用的对象,并把其余部分当做垃圾。记住这一点以后, 我们再深入讲解内存自动回收的原理,探究 JVM 中垃圾收集的具体实现, 。
我们不抠细节, 先从基础开始, 介绍垃圾收集的一般特征、核心概念以及实现算法。
免责声明: 本文主要讲解 Oracle Hotspot 和 OpenJDK 的行为。对于其他JVM, 如 jRockit 或者 IBM J9, 在某些方面可能会略有不同。
手动内存管理(Manual Memory Management)
当今的自动垃圾收集算法极为先进, 但我们先来看看什么是手动内存管理。在那个时候, 如果要存储共享数据, 必须显式地进行 内存分配(allocate)和内存释放(free)。如果忘记释放, 则对应的那块内存不能再次使用。内存一直被占着, 却不再使用,这种情况就称为内存泄漏(memory leak
)。
以下是用C语言来手动管理内存的一个示例程序:
int send_request() {
size_t n = read_size();
int *elements = malloc(n * sizeof(int));
if(read_elements(n, elements) < n) {
// elements not freed!
return -1;
}
// …
free(elements)
return 0;
}
可以看到,如果程序很长,或者结构比较复杂, 很可能就会忘记释放内存。内存泄漏曾经是个非常普遍的问题, 而且只能通过修复代码来解决。因此,业界迫切希望有一种更好的办法,来自动回收不再使用的内存,完全消除可能的人为错误。这种自动机制被称为 垃圾收集(Garbage Collection
,简称GC)。
智能指针(Smart Pointers)
第一代自动垃圾收集算法, 使用的是引用计数(reference counting)。针对每个对象, 只需要记住被引用的次数, 当引用计数变为0时, 这个对象就可以被安全地回收(reclaimed)了。一个著名的示例是 C++ 的共享指针(shared pointers):
int send_request() {
size_t n = read_size();
shared_ptr<vector<int>> elements
= make_shared<vector<int>>();
if(read_elements(n, elements) < n) {
return -1;
}
return 0;
}
shared_ptr
被用来跟踪引用的数量。作为参数传递时这个数字加1, 在离开作用域时这个数字减1。当引用计数变为0时, shared_ptr
自动删除底层的 vector。需要向读者指出的是,这种方式在实际编程中并不常见, 此处仅用于演示。
自动内存管理(Automated Memory Management)
上面的C++代码中,我们要显式地声明什么时候需要进行内存管理。但不能让所有的对象都具备这种特征呢? 那样就太方便了, 开发者不再耗费脑细胞, 去考虑要在何处进行内存清理。运行时环境会自动算出哪些内存不再使用,并将其释放。换句话说, 自动进行收集垃圾。第一款垃圾收集器是1959年为Lisp语言开发的, 此后 Lisp 的垃圾收集技术也一直处于业界领先水平。
引用计数(Reference Counting)
刚刚演示的C++共享指针方式, 可以应用到所有对象。许多语言都采用这种方法, 包括 Perl、Python 和 PHP 等。下图很好地展示了这种方式:
图中绿色的云(GC ROOTS) 表示程序正在使用的对象。从技术上讲, 这些可能是当前正在执行的方法中的局部变量,或者是静态变量一类。在某些编程语言中,可能叫法不太一样,这里不必抠名词。
蓝色的圆圈表示可以引用到的对象, 里面的数字就是引用计数。然后, 灰色的圆圈是各个作用域都不再引用的对象。灰色的对象被认为是垃圾, 随时会被垃圾收集器清理。
看起来很棒, 是吧! 但这种方式有个大坑, 很容易被循环引用(detached cycle
) 给搞死。任何作用域中都没有引用指向这些对象,但由于循环引用, 导致引用计数一直大于零。如下图所示:
看到了吗? 红色的对象实际上属于垃圾。但由于引用计数的局限, 所以存在内存泄漏。
当然也有一些办法来应对这种情况, 例如 “弱引用”(‘weak’ references), 或者使用另外的算法来排查循环引用等。前面提到的 Perl、Python 和PHP 等语言, 都使用了某些方式来解决循环引用问题, 但本文不对其进行讨论。下面介绍JVM中使用的垃圾收集方法。
标记-清除(Mark and Sweep)
首先, JVM 明确定义了什么是对象的可达性(reachability)。我们前面所说的绿色云这种只能算是模糊的定义, JVM 中有一类很明确很具体的对象, 称为 垃圾收集根元素(Garbage Collection Roots
),包括:
- 局部变量(Local variables)
- 活动线程(Active threads)
- 静态域(Static fields)
- JNI引用(JNI references)
- 其他对象(稍后介绍 …)
JVM使用标记-清除算法(Mark and Sweep algorithm), 来跟踪所有的可达对象(即存活对象), 确保所有不可达对象(non-reachable objects)占用的内存都能被重用。其中包含两步:
Marking
(标记): 遍历所有的可达对象,并在本地内存(native)中分门别类记下。Sweeping
(清除): 这一步保证了,不可达对象所占用的内存, 在之后进行内存分配时可以重用。
JVM中包含了多种GC算法, 如Parallel Scavenge(并行清除), Parallel Mark+Copy(并行标记+复制) 以及 CMS, 他们在实现上略有不同, 但理论上都采用了以上两个步骤。
标记清除算法最重要的优势, 就是不再因为循环引用而导致内存泄露:
而不好的地方在于, 垃圾收集过程中, 需要暂停应用程序的所有线程。假如不暂停,则对象间的引用关系会一直不停地发生变化, 那样就没法进行统计了。这种情况叫做 STW停顿(Stop The World pause
, 全线暂停), 让应用程序暂时停止,让JVM进行内存清理工作。有很多原因会触发 STW停顿, 其中垃圾收集是最主要的因素。
在本手册中,我们将介绍JVM中垃圾收集的实现原理,以及如何高效地利用GC。
1. 垃圾收集简介 - GC参考手册的更多相关文章
- 垃圾收集简介 - GC参考手册
http://blog.csdn.net/column/details/14851.html
- 2. Java中的垃圾收集 - GC参考手册
标记-清除(Mark and Sweep)是最经典的垃圾收集算法.将理论用于生产实践时, 会有很多需要优化调整的地点, 以适应具体环境.下面通过一个简单的例子, 让我们一步步记录下来, 看看如何才能保 ...
- 4. GC 算法(实现篇) - GC参考手册
您应该已经阅读了前面的章节: 垃圾收集简介 - GC参考手册 Java中的垃圾收集 - GC参考手册 GC 算法(基础篇) - GC参考手册 学习了GC算法的相关概念之后, 我们将介绍在JVM中这些算 ...
- 深入理解java虚拟机,GC参考手册
深入理解java虚拟机 一.<深入理解Java虚拟机> 1.第2章 Java内存区域与内存溢出异常 2.第3章 垃圾收集器与内存分配策略 3.第4章 虚拟机性能监控与故障处理工具 4.第5 ...
- GC参考手册 —— GC 调优(工具篇)
JVM 在程序执行的过程中, 提供了GC行为的原生数据.那么, 我们就可以利用这些原生数据来生成各种报告.原生数据(raw data) 包括: 各个内存池的当前使用情况, 各个内存池的总容量, 每次G ...
- GC参考手册 —— GC 算法(实现篇)
学习了GC算法的相关概念之后, 我们将介绍在JVM中这些算法的具体实现.首先要记住的是, 大多数JVM都需要使用两种不同的GC算法 —— 一种用来清理年轻代, 另一种用来清理老年代. 我们可以选择JV ...
- GC参考手册 —— GC 调优(命令篇)
运用jvm自带的命令可以方便的在生产监控和打印堆栈的日志信息帮忙我们来定位问题!虽然jvm调优成熟的工具已经有很多:jconsole.大名鼎鼎的VisualVM,IBM的Memory Analyzer ...
- GC参考手册 —— GC 算法(基础篇)
本章简要介绍GC的基本原理和相关技术, 下一章节再详细讲解GC算法的具体实现.各种垃圾收集器的实现细节虽然并不相同,但总体而言,垃圾收集器都专注于两件事情: 查找所有存活对象 抛弃其他的部分,即死对象 ...
- GC参考手册 —— GC 调优(基础篇)
GC调优(Tuning Garbage Collection)和其他性能调优是同样的原理.初学者可能会被 200 多个 GC参数弄得一头雾水, 然后随便调整几个来试试结果,又或者修改几行代码来测试.其 ...
随机推荐
- zoj 2760 How Many Shortest Path【最大流】
不重叠最短路计数. 先弗洛伊德求一遍两两距离(其实spfa或者迪杰斯特拉会更快但是没必要懒得写),然后设dis为st最短距离,把满足a[s][u]+b[u][v]+a[v][t]==dis的边(u,v ...
- Spring Boot:关于“No converter found for return value of type: class xxx”的解决方法
首先在对应的controller中的@RestController中返回json对象的操作 public class HelloController { @RequestMapping("/ ...
- Ubuntu 18 安装 wps
本来有三种方法 1. 软件中心 安装最简单 2. 命令行snap 安装 如果没有安装snap 先安装 sudo apt install snapd 然后安装wps sudo snap install ...
- 结对测试vs随机测试
在接口测试过程中,最关键的是对参数的各种情况进行测试. 随机测试是指随机选择一些参数值来测. 结对测试是指parewise算法生成较高"性价比"的组合情况来测. 随机测试存在的问题 ...
- python 37条编程技巧-汇总(转载+整理)
1.原地交换两个数字 x, y =10, 20 print x, y y, x = x, y print x, y 10 20 20 10 2.链状比较操作符 n = 10 print 1 < ...
- git 文件回滚
场景1:当你改乱了工作区某个文件的内容,想直接丢弃工作区的修改时,用命令git checkout -- file.场景2:当你不但改乱了工作区某个文件的内容,还添加到了暂存区时,想丢弃修改,分两步,第 ...
- python3 写CSV文件多一个空行的解决办法
Python文档中有提到: open('eggs.csv', newline='') 也就是说,打开文件的时候多指定一个参数.Python文档中也有这样的示例: import csvwith open ...
- [Usaco2005 Feb]Feed Accounting 饲料计算
Description Farmer John is trying to figure out when his last shipment of feed arrived. Starting wit ...
- linux的SHELL编程
管道 | 特殊的重定向 前一个命令的输出作为后一个命令的输入; 管道连接的命令数没有限制; who|wc−l统计用户数ps |sort|more 按序显示当前进程名 字符:具有特定作用的特殊字符 ,& ...
- performClick()方法的使用
performClick 是使用代码主动去调用控件的点击事件(模拟人手去触摸控件) 例如: 添加Ctrl+s 快捷键 保存,并触发btnSave按钮事件 protected override bool ...