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什么是垃圾回收?垃圾回收器是如何工作的?

兔子六号 23

前言:

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垃圾回收是一种自动内存管理机制,它能够自动识别不再使用的对象,并将其从内存中释放,以便回收内存空间。垃圾回收器是Java虚拟机中用来实现垃圾回收机制的组件,它会定期扫描内存区域,识别出垃圾对象并释放其占用的内存。JVM中的垃圾回收器有很多种,根据不同的垃圾回收算法可以分为串行垃圾回收器、并行垃圾回收器、并发垃圾回收器等。

串行垃圾回收器

串行垃圾回收器(Serial Garbage Collector)是Java虚拟机中的一种垃圾回收器,它是最简单的一种,也是最早的一种。它使用单线程进行垃圾回收,因此也称为单线程垃圾回收器。

串行垃圾回收器采用标记-清除算法进行垃圾回收,具体过程如下:

标记阶段:从根节点开始进行可达性分析,标记所有被引用的对象。

清除阶段:清除所有未被标记的对象,并进行内存整理,将存活的对象向一端移动,以便为新对象的分配留出更多的连续空间。

串行垃圾回收器的优点是实现简单,开销小,而且可以有效地在单核处理器上运行。但是,由于它采用单线程进行垃圾回收,不能充分利用多核处理器的优势,因此在高并发环境下效果不佳。另外,由于内存整理的过程需要暂停应用程序的执行,因而对于大型内存、大量垃圾的场景,串行垃圾回收器效率也较低,容易引起长时间的停顿,影响应用程序的响应能力。

并行垃圾回收器

并行垃圾回收器是一种利用多个处理器同时扫描和回收内存中的垃圾对象的垃圾回收器。这种垃圾回收器通常被用于大型的多核系统上,它能够更快地回收垃圾对象,提高程序的性能和吞吐量。并行垃圾回收器可以分为两种类型:标记-清除并行垃圾回收器和标记-整理并行垃圾回收器。标记-清除并行垃圾回收器首先标记所有的存活对象,然后清除所有未标记的对象。标记-整理并行垃圾回收器首先标记所有的存活对象,然后将它们移动到一起,以便可以更有效地利用内存空间。

并发垃圾回收器

并发垃圾回收器(Concurrent Garbage Collector)是Java虚拟机中的一种垃圾回收器。与串行垃圾回收器不同,它可以并发地进行垃圾回收,即同时允许应用程序和垃圾回收器线程运行。

并发垃圾回收器采用标记-清除(Mark-Sweep)算法,也就是采用两个并发执行的线程进行垃圾回收,具体过程如下:

初始标记阶段:遍历所有的根对象,并对存活的对象进行一次标记。

并发标记阶段:对标记的对象进行广义上的可达性分析,并标记可达的对象,这个阶段与应用程序并发执行。

重新标记阶段:顺序再次标记所有的对象,以便修正在并发标记期间应用程序对标记对象的修改。

并发清除阶段:清理所有未被标记的垃圾对象,并释放空间,这个阶段与应用程序并发执行。

由于并发垃圾回收器能够与应用程序同时运行,因此它的停顿时间较短,对应用程序的影响也比较小。由于其并发执行的特性,使得它的性能表现很好,适用于高并发场景和大内存的应用程序。

值得注意的是,并发垃圾回收器也具有一定的局限性,例如在清除阶段需要等待所有的处理器执行完成,无法利用多个处理器进行加速,且由于与应用程序并发执行,垃圾回收器需要占用一定的系统资源,会对应用程序的运行产生一定的影响。因此在实际使用中,需要根据应用场景及需求来选择合适的垃圾回收器。

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