java垃圾回收机制借鉴.pdf

Java垃圾回收机制是Java语言中的一个重要特性，它自动管理程序中的内存，避免程序员手动处理内存释放，从而减少了内存泄露和程序崩溃的风险。垃圾回收的主要目标是识别并清理不再被程序引用的对象，以便回收其占用的内存供后续使用。 我们要理解Java内存的几个主要区域。栈内存用于存储方法调用的局部变量和方法参数，每个线程都有自己的独立栈。堆内存是所有线程共享的，用于存储实例化对象和数组。方法区（在Java 8及以后版本中被称为元空间）存储类信息、常量、静态变量等。原生方法栈则是为JNI（Java Native Interface）中的本地方法服务的。 垃圾回收主要关注的是堆内存，因为这里的对象生命周期和引用关系最为复杂。垃圾回收的触发通常是由于堆内存不足，JVM会自动进行垃圾回收工作。然而，垃圾回收的启动时机是不确定的，因为它受到系统状态、负载和JVM内部策略的影响。开发者可以通过`-XX:+PrintGC`命令行参数来输出垃圾回收的日志，以监控其行为。 垃圾回收器会从根集（Root Set）开始扫描，根集包括所有线程的局部变量、静态变量等可以直接访问的对象。通过遍历引用链，垃圾回收器可以确定哪些对象是可达的，哪些是不可达的，不可达对象即被认为是垃圾。然后，垃圾回收器会清理这些对象，回收其占用的内存，并可能进行内存整理以优化内存布局，减少碎片。 早期的JVM使用单一的垃圾回收策略，对所有对象进行统一管理。但随着JDK 1.2的引入，分代垃圾回收（Generational Garbage Collection）成为主流，将堆分为年轻代和年老代，以及持久代（方法区）。年轻代主要存放新创建的对象，经历多次垃圾回收依然存活的对象会被晋升到年老代。这种划分使得垃圾回收更加高效，因为大部分对象生命周期短，集中在年轻代，垃圾回收可以更频繁地针对年轻代进行，减少对整个堆的扫描。 垃圾回收对性能的影响主要体现在以下几个方面： 1. **暂停时间（Pauses）**：垃圾回收过程中，程序会暂停执行（Stop-The-World），这可能导致用户感受到应用的延迟。 2. **吞吐量（Throughput）**：垃圾回收占用的CPU资源会影响整体应用的执行效率。 3. **内存占用（Memory Footprint）**：过度的垃圾回收可能导致内存占用增加，尤其是年老代的对象过多时。 4. **碎片问题（Fragmentation）**：如果不进行内存整理，长期的垃圾回收可能导致内存碎片，降低内存利用率。 为了优化这些影响，JVM提供了多种垃圾回收器，如Serial GC、Parallel GC、Concurrent Mark Sweep (CMS) 和G1 GC等，每种都有不同的策略来平衡暂停时间、吞吐量和内存占用。开发者可以根据应用的需求选择合适的垃圾回收器，并通过调整JVM参数来定制垃圾回收的行为。 Java的垃圾回收机制是其内存管理的核心，虽然带来了一些性能上的挑战，但总体上极大地简化了编程工作，提高了软件的健壮性。理解垃圾回收的工作原理和影响，有助于开发者编写出更高效、更稳定的Java程序。