【Java】垃圾回收器(GC)工作機制

GC工作機制

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Level 0

預備知識：

1. JVM內存結構

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Level 1

定義：

垃圾收集器 (Garbage Collection, GC):
自動尋找收集無用的內存，並提供一種內存的管理機制，使開發者無序手動釋放內存¹。

也就是說，GC具備兩項基本功能：

1. 檢測無效內存
2. 清除無效內存

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Level 2

檢測無效內存

檢測出系統無效內存有引用計數法和可達性分析算法：

1. 引用計數法：
   給對象添加一個計數器（ref_cnt），通過增減計數器的值來判定對象是否爲無效對象。分配內存空間時，對象計數器值+1，在更新指針的過程中，新應用對象的計數器值+1，同時指針原先對象的計數器值-1。如果計數器值爲0，則被視爲垃圾（無效內存）。
   弊端：假如數個對象相互引用，成爲閉環，計數器無法檢測。
2. 可達性分析：
   以根對象作爲起始點進行遍歷搜索，如果有對象無引用，則該對象爲垃圾。

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Level 3

如何清除無效內存與垃圾收集算法有關。

垃圾收集算法

1. 標記-清除算法（Mark-Sweep）
   遞歸每個能訪問的對象的指針數組,將每個活動對象打上mark; 將不能活動的對象進行回收; 標記-整理算法: 標記-清除的升級版; 將標記的對象移入一側,然後清掉端邊界外的內存; (在存活率較高的情況下更爲高效, 且耗空間更小)(此兩種方法適用於存活率高的對象, 比如舊生代中的對象);

2. 複製算法（Copying）
   將內存空間等分成大小相同的兩份，執行GC時候，將當前空間的活動對象複製至另一空間，複製完成後，回收當前空間。複製的時候先將原有對象打上copy標籤，指向新空間的對象。
   標記整理。

3. 標記-整理算法（Mark-Compact）
   標記-清除算法的升級版。標記過程與前者一致。但後面不是簡單的清除，而是讓所有存活的對象都向一端移動，然後直接清除掉端邊界以外的內存。

4. 分代收集算法
   目前商用虛擬機常用的垃圾收集算法。JVM虛擬機中不同的區域（年輕代，老年代）使用不同的垃圾收集算法。年輕代對象生命週期較短，用Minor GC；老年代生命週期稍長，用Major GC。

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1. Program itself finds and collects memory which is useless. It is a form of automatic memory management which doesn't need programmers release memory. ↩︎