[读书笔记]Java垃圾回收器如何工作

　　垃圾回收器工作时，将一面回收空间，一面使堆中的对象紧凑排列，也就尽量避免了页面错误。通过垃圾回收器对对象重新排列，实现了一种高速的、有无限空间可供分配的堆模型。[注：该文整理自《Thinking in Java》]

 

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其他系统中的垃圾回收机制：

 

引用计数

 

　　引用计数是一种简单但速度很慢的垃圾回收技术。每个对象对会含有一个引用计数，当有引用接至对象时引用加１。当引用离开作用域或被至为null时，引用计数减１。垃圾回收器会在含有全部对象的列表上持续便利，发现引用计数为０及释放该对象占用的空间。

　　但是这样很容易出现“对象应该被回收但引用计数却不为０”的情况，及出现了对象中的循环使用。

 

自适应垃圾回收技术

 

　　有一些更快的模式中，垃圾回收器并非基于引用计数技术。他们依据的思想是：对任何“活”的对象，一定能最终追溯到其存活在堆栈或静态存储区之中的引用。如果从堆栈和静态存储区开始，遍历所有的引用，就能找到所有“活”的对象。对于发现的每一个引用，必须追踪他所引用的对象，然后是此对象包含的所有引用，如此反复进行，直到“根源于堆栈和静态存储区的引用”所形成的网络全部被访问为止。你所访问过的对象必须都是“活”的。

 

停止－复制（stop-and-copy）

 

　　先暂停程序的运行（所以它不属于后台回收模式），然后将所有存活的对象从当前堆复制到另一个堆，没有被复制的全部都是垃圾。当对象被复制到新堆去的时候，它们是一个一个紧挨着的，所以新堆保持紧凑的排列，然后就可以简单地、直接地分配空间了

　　缺点：效率会降低，首先，得有两个堆，然后得在这两个分离的堆之间来回倒腾，从而得维护比实际需要多一倍的空间。其次在于复制。当程序进入稳定状态之后，可能只产生少量垃圾，尽管如此，复制式回收器仍然会将所有内存自一处复制到另一处，这很浪费。

　　面对这一情况，一些Java虚拟机会进行检查，如果没有新垃圾产生，就自动转入另一种工作模式（即“自适应”）。

 

标记－清扫（mark-and-clean）

 

　　对于一般用途而言，“标记－清扫”方式速度相当慢，但当你知道只会少量垃圾甚至不会产生垃圾时，这种方式就相当快了。

　　“标记－清扫”同样是从堆栈和静态存储区出发，遍历所有引用，进而找出所有存活的对象，每当它找到一个存活对象，就会给对象做一个标记，这个过程不会回收对象。只有全部标记工作完成的时候，清理动作才会开始。在清理过程中，没有标记的对象将被释放，不会发生任何复制动作，所以存留下来的空间是不连续的，垃圾回收器要是希望得到连续的空间，就要重新整理剩下的对象。

 

自适应的、分代的、停止－复制、标记－清扫式垃圾回收器

 

　　在这里所讨论的Java虚拟机中，内存分配以较大的“块”为单位。如果对象较大，他会占用单独的块。严格说来，“复制－停止”要求在释放旧有对象之前，必须先把所有存活对象从旧堆复制到新堆，这将导致大量内存复制行为。有了块之后，垃圾回收器在回收的时候就可以往废弃的块里拷贝对象了。每个块都有相应的代数（generation count）来记录它是否还存活。通常，如果块在某处被引用，其代数会增加；垃圾回收器将对上次回收动作之后新分配的块进行整理。这对处理大量短命的临时对象很有帮助。垃圾回收器会定期进行完整的清理动作——大型对象仍然不会被复制（只会其代数增加），内含小型对象的那些块则被复制并整理。Java虚拟机会进行监视，如果所有对象都很稳定，垃圾回收器的效率降低的话，就切换到“清扫－标记”方式；同样，Java虚拟机会跟踪“标记－清扫”效果，要是堆空间碎片很多，就切换到“复制－清扫”方式。

 

＂即时＂（Just-In-Time）编译器

 

　　即时技术可以把程序全部或部分翻译成机器码，从而提升程序运行速度。当需要装在某个类的时候，编译器就会先找到其.class文件，然后将该类字节码装入内存。此时，有两种方式可供选择：1）让即时编译器编译所有代码；2）惰性评估（lazy evaluation），即时编译器只在必要的时候才编译代码。

　　关于１)有两个缺陷：这种加载动作散落在整个程序的生命周期中，累加起来花费更多时间；会增加可执行代码的长度。