1 先談Finalize()

finalize()能做的所有工作，使用try-finally或者其他方式都可以做得更好、更及時(shí)，所以筆者建議大家完全可以忘掉Java語(yǔ)言中有這個(gè)方法的存在。

——《深入理解JVM》

finalize()方法確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)一次對(duì)象的自救，但是其不確定性和昂貴的運(yùn)行代價(jià)都表明這個(gè)方法的使用需要十分的慎重。那么finalize()在什么時(shí)期起作用又是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)象的自救的呢？首先我們要理解虛擬機(jī)在掃描到死亡對(duì)象的時(shí)候并不是直接回收的，而是進(jìn)行一次標(biāo)記并且篩選，篩選的條件就是其對(duì)象的finalize方法是否有必要執(zhí)行。如果當(dāng)前對(duì)象沒有重寫finalize方法或者已經(jīng)調(diào)用過(guò)一次finalize方法，那么則視為沒有必要執(zhí)行，此時(shí)便失去自救的機(jī)會(huì)，放入"即將回收"集合中。

否則的話，則將對(duì)象放入一個(gè)叫F-Queue的隊(duì)列中，稍后虛擬機(jī)將一個(gè)個(gè)的執(zhí)行隊(duì)列中對(duì)象的finalize方法(就是在此處對(duì)象可以在finalize方法中將自身關(guān)聯(lián)到引用鏈，從而暫時(shí)逃脫被回收的命運(yùn))，需要注意的是虛擬機(jī)保證執(zhí)行但不保證執(zhí)行完finalize方法，原因是如果finalize方法執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或者陷入死循環(huán)，則可能讓系統(tǒng)奔潰。全部執(zhí)行之后，虛擬機(jī)將對(duì)隊(duì)列的對(duì)象重新標(biāo)記一次，如果還不在引用鏈中則GG，否則將其移出"即將回收"集合。下面例子參考《深入理解JVM》實(shí)現(xiàn)自救并且驗(yàn)證只能自救一次的過(guò)程。

public classTestForGc {/**定義一個(gè)根節(jié)點(diǎn)的靜態(tài)變量*/

public staticTestForGc INSTANCE;/*** 重寫finalize方法，讓其被標(biāo)記為有必要執(zhí)行并且加入F-Q

*

*@throwsThrowable*/@Overrideprotected void finalize() throwsThrowable {super.finalize();

System.err.println("finalize method in TestForGc Class invoked!");//將自身關(guān)聯(lián)到根節(jié)點(diǎn)中，實(shí)現(xiàn)自救

INSTANCE = this;

}public static void main(String[] args) throwsInterruptedException {

INSTANCE= newTestForGc();

INSTANCE= null;

System.gc();//睡眠1S，保證F-Q中的方法執(zhí)行完畢

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);if(Objects.nonNull(INSTANCE)) {

System.out.println("i successfully save myself by finalize method!");

}else{

System.out.println("i am dead :(");

}/** 下面驗(yàn)證finalize方法只能調(diào)用一次

* 幾乎完全一樣的代碼，卻是不同的結(jié)局*/INSTANCE= null;

System.gc();//睡眠1S

TimeUnit.SECONDS.sleep(1);if(Objects.nonNull(INSTANCE)) {

System.out.println("i successfully save myself by finalize method again!");

}else{

System.out.println("couldn't invoke finalize again, i am dead :(");

}

}

}

執(zhí)行結(jié)果：

2 垃圾回收器

如果說(shuō)回收算法是接口，那么垃圾回收器就是這些接口的實(shí)現(xiàn)類，共有7種回收器，接下來(lái)一一羅列。

2.1 Serial垃圾回收器

Serial是一種單線程垃圾回收器，在工作的時(shí)候的時(shí)候會(huì)暫停所有的用戶線程，也就是"stop-the-world"，雖然單線程代表了用戶線程的停頓，但是也意味著其不用進(jìn)行線程的交互從而有更高的收集 效率。Serial采用復(fù)制算法，是Client端新生代的默認(rèn)垃圾回收器。其工作圖類似于：

2.2 ParNew垃圾回收器。

ParNew是Serial回收器的多線程版本，是Server端新生代的默認(rèn)回收器，除了并行多線程之外，其他包括實(shí)現(xiàn)都是一模一樣，當(dāng)然也是采用復(fù)制算法。還有一點(diǎn)重要的是，新生代的收集器除了Serial之外，只有ParNew能跟年老代的CMS合作，其在低CPU的情況下效率比Serial低，但是在多個(gè)CPU的情況下要好的多。其工作圖：

2.3 Parallel Scavenge垃圾回收器

跟ParNew類似，作用于新生代，并行多線程并且也是采用復(fù)制算法。但是其關(guān)注的點(diǎn)卻不同，其著重的是一種叫做"吞吐量"的東西。所謂的"吞吐量"=運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間 / (運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間 + GC時(shí)間)，也就是說(shuō)其更加注重用戶代碼運(yùn)行時(shí)間而不是減少GC停頓時(shí)間。相對(duì)于其他收集器來(lái)說(shuō)，可以更加高效的利用CPU，更加適合作為在后臺(tái)運(yùn)算而不大需要交互的任務(wù)。Parallel收集器提供了兩個(gè)比較重要的參數(shù)。

-XX:MaxGCPauseMillis：表示收集器將盡可能的在這個(gè)參數(shù)設(shè)定的毫秒數(shù)內(nèi)完成回收工作。但這并不代表其設(shè)置的越低越好，縮減回收時(shí)間是通過(guò)減少吞吐量換來(lái)的，如果設(shè)置得太低可能導(dǎo)致頻繁的GC。

-XX:GCTimeRatio：表示代碼運(yùn)行時(shí)間和垃圾回收時(shí)間的比率，比如說(shuō)設(shè)置為19，那么則垃圾回收時(shí)間占比為 1 / (1+19) = 5%，默認(rèn)是99。

2.4 Serial Old垃圾回收器

Serial的年老代版本，同Serial基本相似，不同的是采用的是標(biāo)記-整理算法實(shí)現(xiàn)，作為Client端默認(rèn)的年老代收集器。如果在Server端的話，那么其主要作用有二：

1、跟新生代的Parallel Scavenge收集器配合。

2、做一個(gè)有價(jià)值的"備胎"：當(dāng)CMS垃圾回收器因?yàn)轭A(yù)留空間問(wèn)題放不下對(duì)象而發(fā)生Concurrent Mode Fail時(shí)，作為其備選方案執(zhí)行垃圾回收。

2.5 Parallel Old垃圾回收器

Parallel Scavenge的年老代版本，多線程并行，同樣注重吞吐量，使用標(biāo)記-整理算法。這個(gè)收集器可以跟新生代的Parallel Svavenge一起搭配使用，在注重吞吐量和CPU資源敏感的場(chǎng)合中是一對(duì)很好的組合。

2.6 CMS垃圾回收器

來(lái)了，它來(lái)了！CMS垃圾回收器被當(dāng)做是具有劃時(shí)代意義的、真正實(shí)現(xiàn)并發(fā)的垃圾回收器，總而言之=》

,--^----------,--------,-----,-------^--,

| ||||||||| `--------' | O

`+---------------------------^----------|

`\_,-------, _______________________強(qiáng)__|

/ XXXXXX /`| /

/ XXXXXX / `\ /

/ XXXXXX /\______(

/ XXXXXX /

/ XXXXXX /

(________(

`------'

CMS是一款并發(fā)的垃圾回收器，但并不代表全程都不需要停頓，只是大部分時(shí)間是跟用戶線程一起執(zhí)行的。其整個(gè)GC過(guò)程中總共有4個(gè)階段。

1、初始標(biāo)記：簡(jiǎn)單的標(biāo)記所有的根節(jié)點(diǎn)，需要暫停所有的用戶線程，即"stop-the-world"，耗時(shí)較短。關(guān)于GCRooots的過(guò)程可以看下另一篇文章——垃圾回收(一)。

2、并發(fā)標(biāo)記：跟用戶線程一起工作，尋找堆中的死亡對(duì)象，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)最長(zhǎng)。

3、重新標(biāo)記：再次掃描，主要對(duì)象是并發(fā)標(biāo)記過(guò)程中又新增的對(duì)象，也就是驗(yàn)漏。多線程，需要STW，時(shí)間相對(duì)并發(fā)標(biāo)記來(lái)說(shuō)短。

4、并發(fā)清除：GC線程跟用戶線程一起執(zhí)行，清除標(biāo)記的死亡對(duì)象，"浮動(dòng)垃圾"在此階段產(chǎn)生。

然而，優(yōu)秀如CMS也會(huì)有不足之處，總共四個(gè)階段的標(biāo)記及清除算法的實(shí)現(xiàn)必定為其帶來(lái)一些使用的麻煩。

缺點(diǎn)：

1、占用一定CPU資源：其有兩個(gè)階段需要并發(fā)跟用戶線程一起執(zhí)行，也就是說(shuō)要跟用戶線程搶占CPU的時(shí)間片，會(huì)占用一定的CPU資源，如果CPU資源不太優(yōu)質(zhì)的情況下，可能會(huì)造成不小的影響。

2、空間利用率不能達(dá)到最大：由于并發(fā)清除時(shí)用戶線程也在運(yùn)行，那么在GC結(jié)束前必定會(huì)產(chǎn)生一些額外的垃圾，那么就必須給這些垃圾預(yù)留一定的空間，否則會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存不足從而報(bào)"Concurrent Mode Failure"，此時(shí)虛擬機(jī)便啟用后備方案——使用Serial Old來(lái)進(jìn)行垃圾回收，進(jìn)而浪費(fèi)更多的時(shí)間。

3、內(nèi)存碎片導(dǎo)致提前FullGC：CMS采用的是標(biāo)記-清除算法，也就是說(shuō)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，那么可能出現(xiàn)大對(duì)象放不下的情況，進(jìn)而不得不提前進(jìn)行一次FullGC。為了解決這個(gè)問(wèn)題，虛擬機(jī)提供了兩個(gè)參數(shù)-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection和-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction，分別表示CMS頂不住要進(jìn)行FullGC的時(shí)候進(jìn)行內(nèi)存的整理(整理的過(guò)程中無(wú)法并發(fā)，停頓時(shí)間不得不變長(zhǎng)) 和進(jìn)行多少次不壓縮的FullGC之后來(lái)一次整理的GC(默認(rèn)0次，表示每次都進(jìn)行內(nèi)存整理)。

2.7 G1垃圾回收器

G1是一個(gè)新秀垃圾回收器，被賦予了很大的使命——取代CMS。G1作為新時(shí)代的垃圾回收器，相對(duì)于其他垃圾回收器來(lái)說(shuō)有許多優(yōu)勢(shì)。

1、并行和并發(fā)：G1可以利用現(xiàn)在的硬件優(yōu)勢(shì)，縮短GC時(shí)stop-the-world的停頓時(shí)間，并且GC的時(shí)候同時(shí)也能讓用戶線程執(zhí)行。

2、分代收集：跟其他垃圾回收器不同，G1沒有物理上的年老代和新生代，其將內(nèi)存分成了多個(gè)獨(dú)立的Region，每個(gè)Region都可能表示屬于新生代還是年老代，所以不需要一堆Region湊放在一起然后將這塊區(qū)域稱作新生代，它們之間并不需要連續(xù)，所以只有概念上的分代，也是這種分代方式使得G1可以獨(dú)立管理這個(gè)堆空間，不需要跟其他回收器合作。

3、空間整合：G1的算法從Region層面看屬于復(fù)制算法(從一個(gè)Region復(fù)制到另一個(gè))，但是從整體看又是標(biāo)記-整理法。然而不管是哪種，都表示G1不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，不會(huì)因?yàn)榭臻g不連續(xù)放不下大對(duì)象而出現(xiàn)FullGC的情況。

G1回收器將內(nèi)存空間分成若干個(gè)Region，并且這些Region之前相互獨(dú)立。但是我們都知道這并不能真正的獨(dú)立，因?yàn)橐粋€(gè)Region中的對(duì)象不一定只會(huì)被當(dāng)前Region的其他對(duì)象引用，而可能被堆中的其他對(duì)象引用，那G1是如何實(shí)現(xiàn)避免全堆掃描的呢？這個(gè)問(wèn)題在分代的其他回收器中也有，但是在這里突顯得更加明顯而已。再G1中，對(duì)象本身都會(huì)有一個(gè)Remembered Set，這個(gè)Set存放著當(dāng)前對(duì)象被其他區(qū)域?qū)ο笠玫男畔?#xff0c;這樣子，在掃描引用的時(shí)候加上這個(gè)Set就可以避免全堆掃描了。

具體實(shí)現(xiàn)大致為：虛擬機(jī)在發(fā)現(xiàn)程序正在進(jìn)行對(duì)Reference類型的寫操作時(shí)，會(huì)暫時(shí)中斷寫操作，然后檢查Reference引用的對(duì)象是否處于不同的區(qū)域(如果是分代，則只對(duì)年老代的對(duì)象進(jìn)行檢查，檢查是否引用的對(duì)象在新生代)，如果是的話則將引用信息記錄在被引用的Remembered Set中，這樣在GC的時(shí)候加上Remembered Set的掃描就可以避免全堆掃描了。

跟CMS類型，G1也有四個(gè)階段(不算Remembered Set的掃描)，雖然相似但是還是有些區(qū)別的。

1、初始標(biāo)記：標(biāo)記可達(dá)的根節(jié)點(diǎn)，STW，單線程，時(shí)間短。

2、并發(fā)標(biāo)記：跟用戶線程同時(shí)執(zhí)行，并發(fā)執(zhí)行時(shí)對(duì)象可能會(huì)產(chǎn)生引用變化，其會(huì)將這些變化記錄在Remembered Set Logs中，待下個(gè)階段整合。

3、最終標(biāo)記：驗(yàn)漏，將并發(fā)標(biāo)記階段的引用變化記錄Remembered Set Logs整合到Remembered Set中。

4、篩選回收：對(duì)各個(gè)Region中的回收價(jià)值進(jìn)行排序，然后執(zhí)行回收計(jì)劃。暫停用戶線程，并行執(zhí)行。

3 小結(jié)

本文首先介紹了“對(duì)象自救”的方法——finalize，并且用一個(gè)小例子演示了對(duì)象如何實(shí)現(xiàn)自救。接著介紹了7種不同的垃圾回收器，新生代中有單線程的Serial可以作為Client端新生代的默認(rèn)回收器，有多線程版本的Serial——ParNew，還有著重點(diǎn)不同(吞吐量)的Parallel Scavenge；年老代方面有單線程的Serial Old、跨時(shí)代意義的并發(fā)回收器——CMS，雖然優(yōu)秀但不可避免的有三個(gè)缺點(diǎn)、還有吞吐量年老代版本——Parallel Old收集器，最后還簡(jiǎn)單介紹了G1收集器的幾個(gè)過(guò)程還有獨(dú)立的Region間是如何實(shí)現(xiàn)避免堆掃描的。

整體下來(lái)整篇行文還有些粗糙，日后會(huì)慢慢的圓潤(rùn)，如果有關(guān)于這方面好的文章可以在下面評(píng)論區(qū)分享學(xué)習(xí)一下，下方為各個(gè)垃圾回收器的搭配圖。

It helps me a lot if you could share your opinion with us.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java 2分代复制垃圾回收_Java对象的后事处理——垃圾回收（二）的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。