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jvm--垃圾回收、gc的算法

发布时间:2019-08-19 10:13 来源:未知 编辑:admin

  因为这三个区域是线程私有的,线程生则生,线程死则死,所以线程结束时,内存就自己释放了!

  给对象添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器的值就+1;当引用失效时,计数器的值就-1;任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使用的。

  这种方法看起来是可行的,但是有一个弊端,它很难解决对象之间互相循环引用的问题。

  对象objA和objB都有字段instance,赋值令tance=objB及objB.instance=objA,除此之外,这两个对象再无任何其他引用,实际上这两个对象已经不可能再被访问,但是它们因为互相引用着对方,导致它们的引用计数不都是0,所以引用计数算法无法通知GC收集器回收他们。

  通过一些被称为引用链(GC Roots)的对象作为起点,从这些节点开始向下搜索,搜索走过的路径被称为(Reference Chain),当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时(即从GC Roots节点到该节点不可达),则证明该对象是不可用的。

  把内存按容量划分为大小相等的两块区域,每次只使用其中的一块,当这一块的内存空间用完了,就把还存活的对象复制到另一块内存中去,然后把已经使用的过的内存空间一次性清理掉。这样每次都是对半个内存区域进行GC回收,并不会产生内存碎片,但是代价是把内存缩小了一半,效率比较低。

  二是空间问题,标记清除后会产生大量不连续的内存碎片,内存空间碎片太多的话会导致以后程序在运行中想要分配较大对象的时候,无法找到一块连续的内存空间而导致不得不进行又一次的GC回收

  同标记–清除算法一样,区别是清除的时候会把所有存活的对象向一端移动(向上和向左),然后清除掉端边界以外的内存,这样就大大提高了空间的利用率

  既然有了GC ,那么还需要手动释放资源吗?什么情况下要用阿?请详细说说好吗论坛

  gc 回收 rn1 浏览root 标记 无引用对象 rn2 清理无引用对象 rn3 压缩空间 rn这其中 主要开销来至哪步?如果2代堆 和 大对象堆增大 ,应该会对第一步产生影响,这个影响多大?一个比较大的程序 0代gc 一般多少毫秒? 1代gc 多少毫秒?(普通双核 1g内存的程序)rn有没有办法 对程序内的 某写方法 运行一个完全独立的gc ?rnrn论坛

  前段时间看了一些关于GC的论文、书和源码。源码指的是Boehm的保守GC ,论文也主要是围绕这个GC相关的算法,另外还包括一些survey和性能分析的论文。而其他关于GC的一些东西主要是从其他两本书上看来,一本是谢之易老大翻译的垃圾收集 ,目前唯一一本关于GC算法的书,还有就是仔细阅读了C# via CLR 中关于.net GC的部分。原本想做个GC算法上的总结,但前几天在实验室做了个关于GC in C++的介绍,发现其他的一些关于GC的基本问题比算法更需要好好分析。rnrn关于GC in C++,g9老大已经做了一篇漂亮的概述 。我想做的就是按我的逻辑做一下梳理,欢迎大家抄板砖,^_^。rnrnrn第一个问题,为什么我们需要GC?rnrn或者说,在C++中,GC能给我们带来什么。很多的时候,一说起GC,就陷入一场关于性能的讨论。诚然,食堂卖饭mm(or JJ, or 阿姨, or 大妈, or 婆婆...)的pp程度对胃口有很大影响,但对于一个身心正常(if 花痴 or 别用用心者 then throw btException)且饥肠辘辘的人来说,优先考虑的肯定是口味和性价比。对于GC in C++来说,等同于口味和价格的应该是以下因素:rnrn1. 比人肉管理更简单、安全。对于人肉内存管理Meyers对其不安全性有了很多的描述 ,通常一个大的人肉C++程序,没有资源泄露应该是不可能的吧。而C++的new/delete模式,对于很多非C++程序员来说还是非常复杂的。如果你 做的是一个二次开发平台,未来的开发人员很多都是非C++程序员,逼着人家了解如此这般的内存管理模式,是不人道的,也是不安全。而如果是一个全GC的程 序,安全(前提是GC器是安全的...)和易用都是手到擒来的。rnrn2. 可理解性更好。在人肉C++中,咱都需要付出大量的精力去检查和编写内存管理部分,new和delete混杂在代码当中,稍有不慎,调你个半身不遂。特别 是类似于A * GetA()这样的接口(delete or not),没有文档的帮助,几乎是不可理解的(而文档常常又跟不上要求)。而在GC的程序中,代码更为清晰,接口也不会存在puzzle。rnrn所以,在你决定是否使用GC之前,先考虑一下,你是否有以上两点需求。如果你正撑的半死或者对ppmm的渴望超过了一切,那么忘了它吧,GC不是你 碗里的菜。如果,OK,这正是你所需要的。那么接下来考虑的才是GC这盘味道不错的菜是否也秀色可餐、才貌双全呢?是否有其他类似的菜也让我蠢蠢欲动了。 换成地球人的语言就是说,GC的效率、可兼容性等等其他方面如何?有没有其他的方案,也满足上面两点需求,并且在其他方面也表现不凡?rnrnrn第二个问题,我们为什么害怕GC?rnrn拒绝GC的理由,往往不是以上两个原因。之所以要详细的说上面那些,是因为很多人在考虑下面的问题的时候,经常忘记了上面这些巨大的好处(lude me),而掉进了某个井中痴痴的望着天空。恩...这样的井应该包括以下这些:rnrn1. GC的效率低下rnrn2. GC的内存占用率高rnrn3. Stop-the-world的工作模式很可怕rnrn4. 把内存管理这样的大事交给GC不安全rnrn5. 无法与人肉管理的代码兼容rnrn6. 内存回收不够及时rnrn7. 其他我不知道的... (排名不分先后^_^)rnrn这些都是人们害怕,或拒绝使用GC的原因。如果考虑一个最最简单的GC模型,可能以上这些问题都存在。但是,GC已经被研究了N多年,光GC in C++都被研究超过了20年。三日不见,当刮目相看,何况是如此多年,女大也该十八变了。rnrn首要需要解决的问题应该就是分配效率。GC的分配性能一般都考量分摊性能,通常基于追踪的垃圾收集算法,都会是分配快回收慢。基于缩并的(即可移动 的一种)内存分配,比如.net的GC分配都是常量级的损耗,而基于非移动的,由于有冗余,一般也不会慢。关键在于事后追踪的时间会比较长。在Boehm 的GC中,很多的算法都是出于提高标记效率,这种提高不只是从算法复杂度上考虑(代龄可以看成是优化标记复杂度的做法),更多的是从缺页率和cache miss率上来提高。在92年zorn对Boehm GC做的一篇评测中可以看到(现在的GC在分配效率、丢页率和cache miss率上都应该会有更好的表现,但找不到相关paper×_×),哪怕保守GC分配效率也是非常出色的了。而云风前辈在网易游戏中的GC应用 ,可以看成是特定GC的设计之道(不能做通用库用,但实现简单),我相信这会有更好的效率表现。特别是随着多核的普及,基于并发的GC 算法效率更是出类拔萃。所以,分配效率(当然,只能说在大部分的应用场合)不会成为拒绝的理由。rnrn但我想内存占用率会成为一个问题(2、6其实是差不多的问题,占用率高主要就是预分配和延交还)。从zorn的那篇评测可以看到,Beohm GC在内存占用率方面是一般人肉分配器的一倍左右。其实,仔细思考一下GC的原理就可以理解,没有内存的冗余,几乎做不成GC的(分配一次起一次GC,还 算GC么?),当然操作系统有时也作冗余(查找表),但应该会比GC做的保守的多。尽管如此,但我觉得如此大的内存占用率是和Boehm GC的分配器相关,由于是用的Mark-Sweep(标记清扫,非移动的GC算法)算法,可能会出现内存空洞(一大块内存被少量真实使用内存占据,其他部 分不能被不等大的对象使用),并且由于是对齐到2^n的边界再分配,这里就可能会有约为50%的内存损失。因此,我想如果改善该内存分配器(我们有必要做 内存分配器吗?当然,因为我们在托管堆上分配,操作系统已有的分配器再好,对我们也没有帮助),应该有一定的内存占用率降低。并且,如果采用的是Mark -Compact(标记缩并算法,比如.net GC)不会有对齐的损失,冗余的内存块可以更好满足虚拟内存的模式(不用的放一起,用的放一起),这样应该也会降低内存占用率。rnrnStop-the-world是大部分主流GC都会出现的情况(对,基于计数的GC不会有这个问题,但是...),在某些场合(高交互性?)可能会 成为一个大问题。个人觉得这也是一个不可避免的问题,就像你不可能用跑一百米的速度跑1w一样(你100m跑2?OK...算我没说)。但是,大牛们做 了很多工作来降低这种停顿。在Boehm GC中,就有延迟清扫、并行、代龄等手段。而.net GC更把一次GC启动的停顿的目标设在1ms,也就是一个缺页的损失,不知道实测的情况是否能达到。如果能的话,我想大部分情况都可以忍受了吧。rnrn内存交给GC安全么?恩,在C++中这是个问题。因为C++在运行期无法进行类型的识别,就这一条害得N多大牛一碗一碗的吐血的问题。Boehm为 此可以说是无招不用,但无论如何,在理论上都不可能杜绝GC犯错的可能(除非有程序员的帮助^_^)。但我想,这年头,最不安全的还是人本身吧*_^。rnrn兼容性的问题。恩...一个大问题。先举个例子(Its real...)。在项目中,有一部分内存是人肉分配,有另一部分是GC分配。当栈中一个非GC对象指向堆中一个非GC对象时,这个堆对象不会被扫描(因 为栈中对象所指地址GC不可识别),如果这个堆对象指向另外一个托管堆中的GC对象(并且没有别人再引用),这个对象不会被Mark,也就是说GC起来会 把它给收了,这就导致可怕的结果(当...程序Game over了)。为了避免这种情况,最好的办法是要保证所有对象并处于可追踪或可回收的状态。在源码可改的状况下,理论只要重载所有相关的分配器就可以了 (包括全局的,重载的,STL的...)。但有一个问题我想不清楚,如果是多根的情况(比如一个MFC程序,所有类派生自CObject),就是可以修改 源码,这个问题也不好解决(CObject的分配器可关么?请教ing...),更不提其他源码不受控的情况了(看看g9老大列举的吧...但解决之道一 样,保证处于两个状态下)。rnrn最后,我们拿另一盘可选的菜,计数指针来比较一下。俗话说,不怕不识货就怕货比货。其实把计数指针放在这做比较有点不公平,因为它不能提供GC能够 提供的最基本的好处(味道有点酸酸的...),因为它易用性不足够强(指针不是人,不会自觉的穿衣服...),也会把代码搞乱。从效率上看,计数指针直接 Game Over,但从内存利用率和延迟性来看,计数指针会好一些。安全性上,计数指针还是依靠人;兼容性上,半斤对八两。So,两个东西不用拼得你死我活,你走 你的阳关道我过我的独木桥就好(不过我一点多不觉得同时使用它们是一个好主意...)。rnrn rnrn第三个问题,C++中需要GC么?rnrn至此我们可以总结一下。应用GC的好处是可以提供更安全的、更可理解的代码,并且不需要付出太多额外的代价,内存管理也更为简单。其缺点包含,可能会有的分配性能较低,内存占用率更多,停顿依然不可完全避免,还存在一些安全隐患,不是和老C++如此亲密无间。rnrn然后,我们需要在C++中用GC么。这分两个步骤来回答,首先我们需要C++做一些项目,这些项目不适合用其他语言来做;另外,在这些项目中我们可以忍受上述缺点,并很需要上述优点。存在这样的项目么?看一些g9老大的blog和Boehm GC的应用状况吧。rnrn大部分时候,我们把GC的应用局限在了做内存管理上,其实GC的使用方法很多。你可以在项目的某个部分用GC管理内存,你可以用GC作泄漏检测器,甚至你可以用GC作Debugger。这样一来,C++中就更需要GC了。rnrn rnrn第四个问题,GC进C++0x有什么好处?rnrn看了上面的内容,这个问题基本成了废话。我们在C++中用GC怕什么?上述那些缺点吧。GC进C++0x有什么好处?它能解决上述大部分缺点(效率、安全、兼容性),因为这些缺点本不属于GC,只属于GC in C++。rnrn rnrn第五个问题,我们需要怎样的GC进C++0x?rnrn大致看了一遍GC的Proposes,看的出来,老大们为了GC进C++0x花了很多力气,有兴趣的自己可以查看一下。个人感觉GC进C++0x可以从三个方面来考量。一个是库,一个是编译器,一个是语法支持。rnrn我觉得GC库是最基本的,Boehm GC算是一个标准,基于复制的库也可以考察。但如果没有任何编译器层面的调整的话,所有的GC库都还会存在上面那些问题。在编译期层面上的支持,最可能的就像云风前辈设想的那样, 提供一个编译开关,当GC开启的时候,将对象变为运行时可识别类型的,这将会完成保证GC(指纯GC)的安全性,并大大提高效率(手动设置原子类也可以, 但这毕竟增加了编写的负担)。如果不存在和老代码兼容,且只想搭建一个纯GC的C++程序(或库)的话,这是非常可行的(当然,会付出更多内存的代价)。rnrn但最不理想的情况就是存在于人肉C++交互的情况,老大们想出了一堆关键字和使用方法其实都只针对这种情况(如果不存在这种情况,几乎不用提供新的 关键字,且只需要扩展new和finalization相关的函数就好),当然这会在使用上带来更为复杂的情况。但是,只要你不愿意,你可以不用GC,因 为一切都是可选的。rnrn所以,我觉得目前GC进C++0x的方式还是很好的。大部分情况满足需求,如果有少量与老家伙们交互的情况已经可以应付了,再如果有更复杂的情况出现,不使用GC,这个世界就还是很原来一样了。rnrnrnPS:Sutter老大说GC在C++0x的基本状况是:rnrnrnGarbage collection: For C++0x, were not going to add explicit support for garbage collection, and only intend to find ways to remove blocking issues like pointer hiding that make it difficult to add garbage collection in a C++ implementation. In particular, the scope of this feature is expected to be constrained as follows:rnrnC++0x will include making some uses of disguised pointers #ff0000, and providing a small set of functions to exempt specific objects from this restriction and to designate pointer-free regions of memory (where these functions would have trivial implementations in a non-collected conforming implementation).rnC++0x will not include explicit syntax or functions for garbage collection or related features such as finalization. These could well be considered again after C++0x ships.rnrn你觉得呢?rnrn rnrn文献列表:rnrn rnrn[Boehm, 1992] A proposal for garbage collector safe C Compilation.rnrn[a] 解释了为什么在C编译器开启优化时,保守垃圾收集为什么是不安全的。这种不安全主要来自于对指针的判定,编译器有时会采取一些极端手段来处理指针,以达到 最优效率,导致指针的特征不明显。文中还提出了避免了这种不安全需要注意的内容。在实际实现的时候用到了Blacklist的技术。rnrn[Boehm, 2002] Bounding space usage of conservative garbage collectors.rnrn[a] 为了避免判定指针失误,保守垃圾收集器需要用很大的空间来判定指针,为了将此利用率限定在一定范围内,本文提出了弱健壮性的概念,即对指针的使用进行一定的限定从而可将利用率限定在一定范围内,作者做出了数学证明。rnrn[Boehm, 2000] Fast Multiprocessor Memory Allocation and Garbage Collection.rnrn[a] 对Boehm GC在多线程多处理器上的回收实现以及表现进行了详尽的分析和比较。rnrn[Boehm, 1988] Garbage collection in an uncooperative environment.rnrn[a] 对Boehm GC的基本算法,概念做了详尽的介绍。rnrn[Boehm, 1993] Space Efficient Conservative Garbage Collection.rnrn[a] 对如何进行高效的指针扫描和判定进行了分析,讨论了可能出现的指针判定错误,已经采取的策略。rnrn[Boehm, 1996] Simple garbage collector safety.rnrn[a] 讨论了在编译器层面上导致的垃圾回收不安全问题。rnrn[Boehm, 2000] Reducing garbage collector cache misses.rnrn[a] 介绍Boehm GC中提高Cache命中率所采用的方法。rnrn[Henderson, 2002] Accurate garbage collection in an uncooperative environment.rnrn[a] 在Boehm的GC为代表的保守GC中,需要遍历栈和寄存器来判定根指针。而这种判定没有任何的类型保证,存在判定失误导致内存溢出的危险。为了避免这种 危险,本文从另一个角度出发,在编译器生成C代码的阶段,为C代码添加GC相关的信息,使得栈中的指针可以更精确的被辨识。rnrn[Ellis, 1993] Safe, efficient garbage collection for C++.rnrn[a] 介绍了一种GC in C++的方法,并概述了一下之前的相关工作,比较详尽。rnrn[Wilson, 1992] Uniprocessor Garbage Collection Techniques.rnrn[a] 一篇Survey,介绍了几种基本的垃圾回收算法,和渐进、代龄技术。rnrn[Hertz, 2005] Garbage Collection Without Pagingrnrn[a] 提出了减少分页的垃圾回收算法。rnrn[Berger, 2000] Hoard: A Scalable Memory Allocator for Multithreaded Applications.rnrn[a] 介绍一种多处理器多线程的内存分配器。rnrn[Hertz, 2005] Quantifying the performance of garbage collection vs. explicit memory management.rnrn[a] 垃圾收集与人肉回收的性能比较。论坛

  JVM(JavaVirtualMachine) GC是什么?频繁收集Young区 较少收集Old区 基本不动Perm区  JVM在进行GC时,并非每次都对上面三个内存区域一起回收的,大部分时候回收的都...博文来自:底层_码农的博客

  垃圾回收的算法与实现,是一本比较不错的PDF书籍,方便了解垃圾回收是如何实现的。

  垃圾回收的算法与实现分为“算法篇”和“实现篇”两大部分。算法篇介绍了标记-清除算法、引用计数法、复制算法、标记-压缩算法、保守式GC、分代垃圾回收、增量式垃圾回收、RCImmix算法等几种重要的算法;实现篇介绍了垃圾回收在Python、D...

  基本回收算法rnrn引用计数(Reference Counting) rn比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用,即增加一个计数,删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时,只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。rn标记-清除(Mark-Sweep) rn此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象,第二阶段遍历整个堆,把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用,同时,[color=#FF0000]会产生内存碎片[/color]。rnrnrn[color=#FF0000]1.怎样的对象,叫做内存碎片?rn2.为什么会产生内存碎片呢?[/color]论坛

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  本书分为“算法篇”和“实现篇”两大部分。算法篇介绍了标记-清除算法、引用计数法、复制算法、标记-压缩算法、保守式GC、分代垃圾回收、增量式垃圾回收、RC Immix算法等几种重要的算法;实现篇介绍了垃圾回收在Python、DalvikVM...

  有一种叫做引用计数rnrn引用计数(Reference Counting) rn比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用,即增加一个计数,删除一个引用则减少一个计数。垃圾回收时,只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。rnrnrn[color=#FF0000]为什么无法处理循环引用的问题?首先告诉我什么是循环引用,我可能对这个的理解有偏差。[/color]论坛

  对象首先分配在Eden区对象在新生代Eden区中分配,当Eden区中没有足够的进行分配时,虚拟机将发生一次MinorGC(新生代垃圾收集动作)大对象直接进入Survivor区大对象直接回被分配到Sur...博文来自:makeliwei1的博客

  什么是线程安全?当多个线程访问一个对象时,如果不用考虑这些线程在运行环境下的调度和交替执行,也不需要进行额外的同步,或者在调用方进行任何其他的协调操作,调用这个对象的行为都可以获得正确的结果,那这个对...

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  如何判断对象已死引用算法对对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它,引用计数器加1。任何时候对象的引用计数器为0,则表示对象不会再被使用,可以回收该部分内存弊端:若存在两个对象,A,B。A引用了...

  (一)、引用计数法解释:每个对象都带有一个引用计数器,当其他声明的变量指向这个对象时候,计数器就+1,当指向消逝时候,就将计数器-1.垃圾回收只回收计数为0的对象。缺点:无法回收循环引用的情况,比如A...

  在主流的商用程序语言的主要实现中,都是称通过可达性分析(ReachabilityAnalysis)来判定对象是否存活的,这个算法的基本思路就是通过一系列的称为“GCRoots“的对象作为起始点,从这些...

  GC的触发:运行时数据区中最大的区域的堆内存,我们说堆是GC主要处理的区域,所以又叫GC堆。如果要知道GC的触发过程那么对内存还需要继续划分对象的创建和上面的区域发生密切的关系,其中也会在上面的区域触...

  哪些区域需要GC?jvm内存中,程序计数器,栈的内存分配在编译器可知,是属于线程私有区域,方法结束或者线程结束时,内存回收。堆和方法区内存在程序运行器才知道,内存分配和回收是动态的。判断对象需要被回收...

  目前,Java是更为流行的编程语言之一,它的基础平台就是JVM。除了Java,如JRuby、Scala、Clojure等语言也运行在JVM平台。熟悉和掌握JVM平台有着重要的实用价值和意义。本课程将详细介绍JVM的基本原理、组成以及工作方式,并配合实际案例,介绍相关的调优技巧。适合于有Java语言基础,并希望对Java并行程序开发有所深入的同学。

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