有向图垃圾回收机制

.NET的垃圾回收采用引用计数，java的垃圾回收机制采取的是有向图的方式来实现，具体的说，java程序中的每个线程对象就可以看作是一个有向图的起点，有向边从栈中的引用者指向堆中的引用对象。在这个有向图中，如果一个对象和根节点之间是可达的，那么这个对象就是有效的，反之，这个对象就是可以被回收的。采取这样一种机制的优点是可以有效的避免循环引用。

 

当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通过有向图机制确定哪些对象是"可达的"，哪些对象是"不可达的".当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就有责任回收这些内存空间。

 

 

 

GC在JVM中通常是由一个或一组线程来实现的，它本身也和用户程序一样占用heap空间，运行时也占用CPU.当GC进程运行时，应用程序停止运行。为了防止finalize函数抛出的异常影响到垃圾回收线程的运作，垃圾回收线程会在调用每一个finalize函数时进行try catch，如果捕获到异常，就直接丢弃，然后接着处理下一个失效对象的finalize函数。所以finalize函数内一般需要自己处理抛出的异常，防止发生未处理异常情况。

 

 

当GC运行时间较长时，用户能够感到 Java程序的停顿，另外一方面，如果GC运行时间太短，则可能对象回收率太低，这意味着还有很多应该回收的对象没有被回收，仍然占用大量内存。因此一种折中的方案就是每次GC处理一定比例的对象，分成多次进行，这就叫增量式GC。

 

 

GC的分代

1） 在Young Generation中，有一个叫Eden Space的空间，主要是用来存放新生的对象，还有两个Survivor Spaces（from、to），它们的大小总是一样，它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。

 

2） 在Old Generation中，主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。

 

3） 在Young Generation块中，垃圾回收一般用Copying的算法，速度快。每次GC的时候，存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个SurvivorSpace，当Survivor Space空间满了后，剩下的live对象就被直接拷贝到OldGeneration中去。因此，每次GC后，Eden内存块会被清空。

 

4） 在Old Generation块中，垃圾回收一般用mark-compact的算法，速度慢些，但减少内存要求。

 

5） 垃圾回收分多级，0级为全部(Full)的垃圾回收，会回收OLD段中的垃圾；1级或以上为部分垃圾回收，只会回收Young中的垃圾，内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

 

 

 

 

 

 

 

GC只回收堆区的内存，即处理java new出来的对象，但无法关闭其他资源，也无法处理java调用C或其他语言分配出的内存。

 

 

如果调用对象的finalize函数，对象处于不可达状态，并且GC准备回收该对象的内存，即finalize函数的调用发生在回收内存之前。

 

 

JVM不保证finalize函数一定会被调用。System.runFinalizersOnExit方法不安全，已经废弃，所有并不能保证程序退出时一定调用finalize函数。另外，规范还保证finalize函数最多运行一次。

 

 

System.gc并不保证GC执行，只是向JVM发送建议，并不是命令。

 

 

对象不可达，但是调用finalize之后又变得可达的情况存在，在finalize函数中通过this指针让其他句柄执行本身即可，但是再下次回收时不会再调用finalize，因为只能调用一次。

protected void finalize()

{

     main.ref=this;  // 恢复本对象，让本对象可达

}

 

 

垃圾回收器不能对用Java以外的代码编写的Class(比如JNI，C++的new方法分配的内存)进行正确的回收，这时就需要覆盖默认finalize的方法来实现对这部分内存的正确释放和回收(比如C++需要delete)。 

 

 

finalize不能等同于C++对象的析构函数，C++析构函数在在对象生命周期结束时会确定执行，而finalize函数的调用具有很大的不确定性。

调用时间不确定——有资源浪费的风险

 

如果把某些稀缺资源放到finalize()中释放，可能会导致该稀缺资源等上很久很久以后才被释放。造成资源的浪费！另外，某些类对象所携带的资源（比如某些JDBC的类）可能本身就很耗费内存，这些资源的延迟释放会造成很大的性能问题。

 

可能不被调用——有资源泄漏的风险

 

在某些情况下，finalize()压根儿不被调用。比如在JVM退出的当口，内存中那些对象的finalize函数可能就不会被调用了。

 

因此一些清理工作如文件的关闭，连接的关闭等不要放到finalize函数中，要在程序中单独进行管理，一般finalize只做C/C++内存的回收。

 

 

 

即使有GC机制，Java还是存在内存泄露的问题

1.静态集合类形成的对象引用

 

复制代码

Static Vector v = new Vector(); 

for (int i = 1; i<100; i++) 

{ 

    Object o = new Object(); 

    v.add(o); 

    o = null; 

}

复制代码

2.当集合里面的对象属性被修改后，再调用remove（）方法时不起作用

 

3.各种连接，数据库连接，网络连接，IO连接等，显示调用close关闭后才能被GC回收

 

 

 

Java语言中的对象引用分为以下几种：强引用，软引用，弱引用，虚引用

强引用就是平时最常用的引用，当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。

 

如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。

 

只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

 

虚引用，这种引用不常用，主要用途是结果引用关联对象，实现对对象引用关系追踪。虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

 

几种引用分别位于java.lang.ref.SoftReference;    java.lang.ref.WeakReference; 和 java.lang.ref.PhantomReference;

 

 

 

关于句柄和对象的一点记录

String s = new String("abc") ; 在编译阶段在文字池中创建“abc”对象，运行new时，将pool中的对象复制一份放到heap中，并且把heap中的这个对象的引用交给s持有，因此这条语句创建了2个String对象。

 

String s1 = new String("abc") ; String s2 = new String("abc") ; 共创建三个对象，pool中一个，heap中2个。

 

句柄可以不依赖于对象而存在，例如String s，创建了句柄s，在栈中保存，但并没有任何对象相关联。句柄可以考虑为遥控器，对象为电视，拥有了遥控器，就可以操控电视，但是没有电视，一样可以有遥控器。

 

由于字符串对象的大量使用(它是一个对象，一般而言对象总是在heap分配内存)，Java中为了节省内存空间和运行时间，在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个文字池(pool of literal strings)中，而运行时文字池成为常量池的一部分。文字池的好处，就是该池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。所以上述的 "abc" 只占一份空间。

 

String s1 = "abc" ;

String s2 = "abc" ;

这里 s1 == s2 成立

 

String s1 = new String("abc") ;

String s2 = new String("abc") ;

这里 s1 == s2 不成立，s1.equals(s2)成立

 

 

 

垃圾回收算法

Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾收集算法一般要做2件基本的事情：（1）发现无用信息对象；（2）回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用。

 

大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念；所谓根集就量正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量)，程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的，从根集可达的对象都是活动对象，它们不能作为垃圾被回收，这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件，应该被回收。下面介绍几个常用的算法。

 

1、 引用计数法(Reference Counting Collector)

 

引用计数法是唯一没有使用根集的垃圾回收的法，该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说，堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时，引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。

 

基于引用计数器的垃圾收集器运行较快，不会长时间中断程序执行，适宜地必须 实时运行的程序。但引用计数器增加了程序执行的开销，因为每次对象赋给新的变量，计数器加1，而每次现有对象出了作用域生，计数器减1。

 

2、tracing算法(Tracing Collector)

 

tracing算法是为了解决引用计数法的问题而提出，它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描，识别出哪些对象可达，哪些对象不可达，并用某种方式标记可达对象，例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中，基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.

 

3、compacting算法(Compacting Collector)

 

为了解决堆碎片问题，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的过程中，算法将所有的对象移到堆的一端，堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区，收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新，使得这些引用在新的位置能识别原来 的对象。在基于Compacting算法的收集器的实现中，一般增加句柄和句柄表。

 

4、copying算法(Coping Collector)

 

该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成 一个对象 面和多个空闲面， 程序从对象面为对象分配空间，当对象满了，基于coping算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象，并将每个 活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞)，这样空闲面变成了对象面，原来的对象面变成了空闲面，程序会在新的对象面中分配内存。

 

一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它将堆分成对象面和空闲区域面，在对象面与空闲区域面的切换过程中，程序暂停执行。

 

5、generation算法(Generational Collector)

 

stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象，这增加了程序等待时间，这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律：多数对象存在的时间比较短，少数的存在时间比较长。因此，generation算法将堆分成两个或多个，每个子堆作为对象的一代(generation)。由于多数对象存在的时间比较短，随着程序丢弃不使用的对象，垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后，上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不会经常被回收，因而节省了时间。

 

6、adaptive算法(Adaptive Collector)

 

在特定的情况下，一些垃圾收集算法会优于其它算法。基于Adaptive算法的垃圾收集器就是监控当前堆的使用情况，并将选择适当算法的垃圾收集器。