jvm のガベージ コレクション メカニズムは GC (ガベージ コレクション) であり、ガベージ コレクターとも呼ばれます。 GC の基本原理: メモリ內(nèi)で使用されなくなったオブジェクトをリサイクルします。GC でリサイクルする方法はコレクターと呼ばれます。GC はある程度のリソースと時(shí)間を消費(fèi)する必要があるため、Java はオブジェクトのライフサイクル特性を分析し、オブジェクトに従います。アプリケーションへの GC による一時(shí)停止をできるだけ短くするために、新世代と舊世代で収集されます。

#このチュートリアルの動(dòng)作環(huán)境: Windows7 システム、Java8 バージョン、DELL G3 コンピューター。

ガベージ コレクションとは

C 言語(yǔ)や C 言語(yǔ)と比較した Java の利點(diǎn)の 1 つは、ガベージ コレクターが付屬していることです。ガベージ コレクションとは、ヒープを削除することを指します。アクセスできないオブジェクトをクリーンアップします。到達(dá)不能なオブジェクトは、すぐには直接リサイクルされません。Java プログラムでのガベージ コレクターの実行は自動(dòng)であり、強(qiáng)制することはできません。プログラマができる唯一のことは、System.gc メソッドを呼び出してガベージ コレクターの実行を提案することです。 , しかし、実行できるかどうか、いつ実行されるかは不明です。これはガベージ コレクターの主な欠點(diǎn)でもあります。もちろん、この欠點(diǎn)は、プログラマにもたらす大きな利便性によって補(bǔ)われます。

ガベージ コレクションが必要な理由

ガベージ コレクションを?qū)g行しないと、メモリ空間を常に割り當(dāng)て続けるため、遅かれ早かれメモリが消費(fèi)されてしまいます。リサイクルです。メモリが無(wú)限でない限り、リサイクルせずに任意に割り當(dāng)てることができますが、そうではありません。したがって、ガベージコレクションが必要です。

jvm ガベージ コレクションの原則

JVM ランタイム データ領(lǐng)域にはヒープ領(lǐng)域があり、ヒープは巨大なオブジェクト プールです。このオブジェクト プールでは膨大な數(shù)のオブジェクト インスタンスが管理されており、プール內(nèi)のオブジェクトの參照レベルの一部は非常に深いものです。頻繁に呼び出されるインターフェースは、毎秒非常に高い速度でオブジェクトを生成すると同時(shí)に、オブジェクト間の関係が巨大なネットワークを形成します。

Java は無(wú)限のメモリの雰囲気を作り出していますが、オブジェクトは減らずに増加するだけではないため、ガベージ コレクションが必要です。では、JVM はどのオブジェクトをリサイクルする必要があるかをどのように判斷するのでしょうか?どれを保管すべきでしょうか?これには、JVM のガベージ コレクション メカニズムを使用する必要があります。これは、多くの場(chǎng)合 GC (ガベージ コレクション) と呼ばれるもので、ガベージ コレクターとも呼ばれます。

GC (ガベージ コレクション) の基本原理: メモリ內(nèi)で使用されなくなったオブジェクトを再利用します。GC で再利用する方法はコレクターと呼ばれます。GC はある程度のリソースと時(shí)間を消費(fèi)するため、分析後、オブジェクトのライフサイクル特性に応じて、Java はアプリケーションへの GC による一時(shí)停止を可能な限り短縮するために、新世代と舊世代に従ってオブジェクトを収集します。

#● 新世代へのコレクションオブジェクトのコレクションはマイナー GC

と呼ばれます。 ● 古い世代のオブジェクトのコレクションはフル GC

と呼ばれます。 ● プログラム內(nèi)で System.gc() を積極的に呼び出すことによって強(qiáng)制される GC はフル GC

です。オブジェクト參照タイプ、GC はリサイクルにさまざまな方法を使用します。JVM オブジェクト參照は 4 つのタイプに分類(lèi)されます:

● 強(qiáng)參照: デフォルトでは、オブジェクトは強(qiáng)參照を使用します (このオブジェクトのインスタンスには他のオブジェクト參照がありません)。リサイクルされます。 GC の場(chǎng)合のみ)

● ソフト參照: ソフト參照は、キャッシュ シナリオに適した Java で提供されるアプリケーションです (メモリが十分でない場(chǎng)合にのみ GC が行われます)
● 弱い參照: 確実にGC 中に GC によってリサイクルされる
● 仮想?yún)⒄? 仮想?yún)⒄栅?、オブジェクト?GC されたかどうかを知るためにのみ使用されるため、

#オブジェクトはガベージ メソッドとしてマークされますJVM のメモリ構(gòu)造には 5 つの主要な領(lǐng)域が含まれます: プログラム カウンター

、

仮想マシン スタック、ローカル メソッド スタック,ヒープ領(lǐng)域 、メソッド領(lǐng)域 。このうち、プログラムカウンタ、仮想マシンスタック、ローカルメソッドスタックの3領(lǐng)域はスレッドによって生成?破棄される領(lǐng)域であるため、これらの領(lǐng)域のメモリ割り當(dāng)てとリサイクルは決定的であり、リサイクル問(wèn)題を考慮する必要はありません。メソッドが終了するかスレッドが終了すると、メモリは自然にリサイクルされるため、あまりにも多すぎます。 Java ヒープ領(lǐng)域とメソッド領(lǐng)域は異なり、メモリのこの部分の割り當(dāng)てとリサイクルは動(dòng)的であるため、ガベージ コレクターはこれに注目する必要があります。

1. 參照カウンター

參照カウントは、ガベージ コレクターの初期の戦略です。このアプローチでは、ヒープ內(nèi)の各オブジェクト インスタンスには參照カウントがあります。オブジェクトが作成されると、オブジェクト インスタンスが変數(shù)に割り當(dāng)てられ、変數(shù)の數(shù)が 1 に設(shè)定されます。他の変數(shù)にこのオブジェクトへの參照が割り當(dāng)てられている場(chǎng)合、カウントは 1 増加します (a = b、b によって參照されるオブジェクト インスタンスのカウンタは 1)。ただし、オブジェクト インスタンスの參照がライフ サイクルを超えた場(chǎng)合、または新しい値に設(shè)定され、オブジェクト インスタンスの參照カウンタは 1 ずつ減分されます。參照カウンタが 0 のオブジェクト インスタンスはすべて、ガベージ コレクションの対象になります。オブジェクト インスタンスがガベージ コレクションされると、それが參照するオブジェクト インスタンスの參照カウンタが 1 つ減ります。

利點(diǎn): 參照カウント コレクターは迅速に実行でき、プログラムの実行と連動(dòng)します。プログラムを長(zhǎng)時(shí)間中斷する必要がないリアルタイム環(huán)境では、より有益です。
欠點(diǎn): 循環(huán)參照を検出できません。親オブジェクトが子オブジェクトへの參照を持っている場(chǎng)合、子オブジェクトは親オブジェクトを參照します。このようにすると、參照カウントが 0 になることはありません。

# 參照カウントを通じて上記のコードを分析します。

##2. 到達(dá)可能性分析

到達(dá)可能性アルゴリズムは、現(xiàn)在の主流の仮想マシンで使用されるアルゴリズムであり、すべての參照関係を処理するプログラムです。ノード GC Roots から開(kāi)始して、対応する?yún)⒄榨惟`ドを検索します。このノードが見(jiàn)つかったら、引き続きこのノードの參照ノードを検索します。すべての參照ノードが検索されると、殘りのノードは參照されていないノード、つまり無(wú)駄なノードはリサイクル対象と判斷されます。

Java 言語(yǔ)では、GC ルートとして使用できるオブジェクトは次のとおりです:

● 仮想マシン スタック (スタック フレーム內(nèi)のローカル変數(shù)テーブル) で參照されるオブジェクト;
●メソッド領(lǐng)域 クラスの靜的プロパティによって參照されるオブジェクト;
● メソッド領(lǐng)域の定數(shù)によって參照されるオブジェクト;
● ローカル メソッド スタック內(nèi)の JNI (ネイティブ メソッド) によって參照されるオブジェクト。

オブジェクト インスタンス 1、2、4、および 6 にはすべてオブジェクト到達(dá)可能性がある、つまり、存続するオブジェクトと GC によってリサイクルできないオブジェクトがあると結(jié)論付けることができます。 Caprice インスタンス 3 と 5 は直接接続されていますが、GC ルートはそれらに接続されていません。つまり、GC ルートによって到達(dá)できないオブジェクトは GC によってリサイクルされます。

3. ガベージ コレクション アルゴリズム

1. マーククリア アルゴリズム

マーク/クリアの基本的な考え方アルゴリズムは次のとおりです。同じ名前を持ち、「マーキング」と「クリア」の 2 つの段階に分かれています。最初に、リサイクルする必要があるすべてのオブジェクトにマークを付けます。マーキングが完了すると、マークされたすべてのオブジェクトが均一にリサイクルされます。

マーキング ステージ: マーキング プロセスは、実際には、前に紹介した到達(dá)可能性分析アルゴリズムのプロセスであり、すべての GC Roots オブジェクトを橫斷し、各 GCRoots からオブジェクトに到達(dá)できるようにします。オブジェクトは、通常はオブジェクトのヘッダーに識(shí)別子でマークされ、到達(dá)可能なオブジェクトとして記録されます。

クリアリングフェーズ: クリーニングプロセスはヒープメモリを走査することで、オブジェクトが到達(dá)可能なオブジェクトとしてマークされていないことが判明した場(chǎng)合、(オブジェクトを読み取ることによって)ヘッダー情報(bào)）があれば再利用されます。

上図はマーク/クリアアルゴリズムの模式図で、マークフェーズではオブジェクトGCルート1からオブジェクトBにアクセスでき、オブジェクトEはオブジェクトGCルート1からアクセスできます。オブジェクト B からアクセスされます。したがって、B および E への GC ルート 1 はすべて到達(dá)可能です。同様に、オブジェクト F、G、J、および K はすべて到達(dá)可能なオブジェクトです。クリーンアップ フェーズでは、すべての到達(dá)不能なオブジェクトがリサイクルされます。

ガベージ コレクターが GC を?qū)g行するときは、すべての Java 実行スレッドを停止する必要があります (「ストップ ザ ワールド」とも呼ばれます)。これは、マーキング フェーズ中に到達(dá)可能性解析が実行されると、その間にオブジェクト參照関係を維持できないためです。解析処理の條件を変更した場(chǎng)合、リーチャビリティ解析結(jié)果の精度は保証できません。アプリケーション スレッドは、マークがクリアされるまで実行を再開(kāi)しません。

マーク/クリア アルゴリズムの欠點(diǎn): ●
効率の問(wèn)題 マーキングとクリアの 2 つのフェーズの効率両方のステージでメモリ內(nèi)のオブジェクトを走査する必要があり、多くの場(chǎng)合、メモリ內(nèi)のオブジェクト インスタンスの數(shù)が非常に多くなり、間違いなく非常に時(shí)間がかかり、GC 中にアプリケーションを停止する必要があるため、クリアはそれほど高くありません。これはユーザー エクスペリエンスを非常に低下させることになります。
●
スペースの問(wèn)題 マークをクリアすると、不連続なメモリの斷片が大量に生成されます (上図からわかるように)。より大きなオブジェクトを割り當(dāng)てる場(chǎng)合、不十分な連続メモリが見(jiàn)つからないため、別のガベージ コレクション アクションを早めにトリガーする必要があります。

2. コピー アルゴリズム

コピー アルゴリズムは、容量に応じて利用可能なメモリを 2 つの同じサイズのブロックに分割し、一度に 1 つのブロックを使用します。このメモリ ブロックが使い果たされると、殘っているオブジェクトを別のメモリ ブロックにコピーし、このメモリ ブロック內(nèi)のすべてのオブジェクトを一度にクリーンアップします。

コピー アルゴリズムは毎回半分のエリア全體のメモリをリサイクルするため、マークされたオブジェクトをトラバースする時(shí)間が短縮されます。使用済みエリア オブジェクトをクリアする場(chǎng)合、トラバースする必要はなく、エリア全體のメモリが直接クリアされます。殘ったオブジェクトがコピーされます 予約領(lǐng)域もアドレス順に格納されるため、メモリの斷片化の問(wèn)題が解決されます オブジェクトのメモリを割り當(dāng)てる際、メモリの斷片化などの複雑な問(wèn)題を考慮する必要はありません 順?lè)衰幞猊辘蚋瞍戤?dāng)てるだけで済みます。

コピー アルゴリズムの欠點(diǎn):
コピー アルゴリズムはシンプルかつ効率的で、マーク アンド クリア アルゴリズムの効率の低さとメモリの問(wèn)題を最適化します。デメリットは次のとおりです:
● メモリを元のサイズの半分に削減するため、メモリ空間の半分が無(wú)駄になります。コストが高すぎます。
● オブジェクトの生存率が非常に高い場(chǎng)合、極端な場(chǎng)合、オブジェクトの生存率が 100% であると仮定すると、オブジェクトのコピーにかかる時(shí)間コストは無(wú)視できません。

3. マーク-コレート アルゴリズム

マーク-コレート アルゴリズム このアルゴリズムは、マーク/スイープ アルゴリズムと非常によく似ています。照合アルゴリズムは同じです。マーク/クリア アルゴリズムは同じですが、その後の手順では、リサイクル可能なオブジェクトを直接リサイクルするのではなく、殘っているすべてのオブジェクトを一方の端に移動(dòng)し、端の外側(cè)のメモリを直接クリーンアップします。

リサイクル可能なオブジェクトはリサイクル後にクリーンアップされ、殘ったオブジェクトがルールに従ってメモリ內(nèi)に配置されていることがわかります。このようにして、新しいオブジェクトにメモリを割り當(dāng)てるとき、jvm はメモリの開(kāi)始アドレスを保持するだけで済みます。マーク/オーガナイズ アルゴリズムは、マーク/クリア アルゴリズムのメモリ斷片化の問(wèn)題を補(bǔ)い、コピー アルゴリズムのメモリを半分にするという高コストを解消する、一石二鳥(niǎo)と言えます。

マーキング/整理の欠點(diǎn):
● 非効率: 生き殘ったオブジェクトをマークする必要があるだけでなく、生き殘ったすべてのオブジェクトの參照アドレスもマークする必要があります。アルゴリズムをコピーするのではなく、効率の観點(diǎn)から。

4. 世代別コレクション アルゴリズム

世代別コレクション アルゴリズムの考え方は、オブジェクトの異なる生存サイクルに従ってメモリをいくつかのブロックに分割することです。一般に、Java ヒープは新世代と舊世代に分けられます (HotSpot の獨(dú)自の実裝である永続世代もあります。他の仮想マシン実裝にはこの概念はありません。永続世代の収集効果は非常に大きくなります)永続世代は一般にガベージ コレクションがほとんど行われないため、各時(shí)代の特性に応じて最適なコレクション アルゴリズムが採(cǎi)用されます。

特徴:
新しい世代: 生まれては消え、生存時(shí)間は非常に短いです。レプリケーション アルゴリズムを使用して収集します。
古い世代: 複數(shù)のマイナー GC の後も存続し、存続期間が長(zhǎng)くなります。マーク/クリア アルゴリズムまたはマーク/整理アルゴリズムを使用して、古い世代を収集します。

新しい世代でガベージ コレクションが実行されるたびに、多數(shù)のオブジェクトが死んだことが判明し、生き殘るのはわずかです。したがって、コピー アルゴリズムを使用して新しい世代をリサイクルし、少量の労力のみでオブジェクトをコピーするコストでコレクションを完了できます。
古い世代のオブジェクトの生存率は高く、コピー アルゴリズムを使用するのは適切ではありません。また、古い世代がコピー アルゴリズムを使用すると、割り當(dāng)て保証のための余分な領(lǐng)域がなくなるため、マーキングを使用する必要があります。/クリーン アルゴリズムまたはリサイクル用のマーク/照合アルゴリズム。

新世代のオブジェクトは「生きて死ぬ」ものです。GC が発生するたびに、多數(shù)のオブジェクトが消滅し、少數(shù)のオブジェクトが生き殘ります。レプリケーション アルゴリズムが使用されます。新しい世代は、Eden エリアと Survivor エリア (Survivor from、Survivor to) に分かれており、サイズ比はデフォルトで 8:1:1 になります。
舊世代のオブジェクトの場(chǎng)合、オブジェクトの生存率が高く、割り當(dāng)て保証のための余分な領(lǐng)域がないため、マーククリアまたはマーク補(bǔ)完アルゴリズムが使用されます。
新しく生成されたオブジェクトは最初に Eden 領(lǐng)域に入ります。Eden 領(lǐng)域がいっぱいの場(chǎng)合は、Survivor from が使用されます。Survivor from もいっぱいの場(chǎng)合は、マイナー GC (新世代 GC) が実行され、Eden と Survivor from に殘っているオブジェクトがコピーされます。 . Survivor to を入力し、Eden と Survivor from をクリアします。このとき、元の Survivor from が新しい Survivor to になり、元の Survivor to が新しい Survivor from になります。コピー時(shí)に、Survivor がすべての存続オブジェクトに対応できない場(chǎng)合、オブジェクトは古い世代の割り當(dāng)て保証 (銀行のローン保証と同様) に基づいて古い世代にコピーされます。古い世代が対応できない場(chǎng)合は、フル GC が実行されます。 (舊世代) が実行されます。GC)。
大きなオブジェクトが古い世代に直接入る: JVM にパラメータ設(shè)定があります
-XX:PretenureSizeThreshold なので、この設(shè)定値より大きいオブジェクトは古い世代に直接入ります。エデンエリアとサバイバーエリアの間の出來(lái)事、メモリコピー。
長(zhǎng)期間存続するオブジェクトは古い世代に入ります: JVM はオブジェクトごとにオブジェクト年齢カウンターを定義します。Eden が誕生し、最初のマイナー GC を通過(guò)した後もオブジェクトがまだ存続し、Survivor によって収容できる場(chǎng)合は、生存者と年齢に移動(dòng)し、1 に設(shè)定します。マイナー GC を生き延びていない場(chǎng)合、その年齢は 1 つ増加します。その年齢が特定のレベル (デフォルトは 15 歳で、XX:MaxTenuringThreshold で設(shè)定可能) に達(dá)すると、古い世代に移動(dòng)されます。 。ただし、JVM は、古い世代に昇格する前に、年齢が最大年齢に達(dá)する必要があるとは限りません。Survivor 空間內(nèi)の同じ年齢 (たとえば、年齢が x であるなど) のすべてのオブジェクトのサイズの合計(jì)が次の場(chǎng)合、 Survivor の半分を超えると、x 以上の年齢を持つすべてのオブジェクトは直接古い世代に入り、最大年齢要件まで待つ必要はありません。

世代別リサイクル:

object1 を使用して、世代別ガベージ コレクション アルゴリズムにおけるリサイクルの軌跡を示します。

1. Object1は新たに生成され、新世代のエデンエリアに誕生しました。

#2. マイナー GC、object1 はまだ生きており、From survivor スペースに移動(dòng)されました。この時(shí)點(diǎn)ではまだ新しい世代です。

3. マイナー GC、object1 はまだ生きています。この時(shí)點(diǎn)で、object1 はコピー アルゴリズムを通じて ToSuv 領(lǐng)域に移動(dòng)されます。時(shí)刻、object1 の年齢は 1 です。

4. マイナー GC、object1 はまだ生きています。この時(shí)點(diǎn)では、生存者內(nèi)の object1 と同じ年齢のオブジェクトが生存者の半分に達(dá)していないため、今度は、コピー アルゴリズムを通じて、fromSuv と Tosuv 領(lǐng)域が交換され、殘ったオブジェクトが Tosuv に移動(dòng)されます。

5. マイナー GC、object1 はまだ生きています。この時(shí)點(diǎn)で、生存者の object1 と同じ年齢のオブジェクトが生存者の半分以上に達(dá)しています ( toSuv 領(lǐng)域がいっぱいです)、object1 は舊世代領(lǐng)域に移動(dòng)されます。

#6. object1 が一定期間存続すると、現(xiàn)時(shí)點(diǎn)では object1 が GcRoots に到達(dá)できず、古い世代のスペース率がしきい値を超えていることがわかります。 MajorGC をトリガーします (fullGC であると考えることもできますが、ガベージ コレクターによって接続される必要があります)。この時(shí)點(diǎn)で、object1 はリサイクルされます。 fullGC はワールドの停止をトリガーします。

上記の新世代では、オブジェクトの年齢について言及しましたが、オブジェクトは生存狀態(tài)で存続し、問(wèn)題が発生するのを避けるために、すぐには舊世代のオブジェクトに昇格されません。影響が大きいため、昇格する前に次の條件を満たしている必要があります:
1. マイナー gc の後、存続エリアに存続するオブジェクトの年齢は 1 になります。(デフォルト) 15 を超えると、舊世代に引き継がれます。
2. 動(dòng)的オブジェクト: Survivor スペース內(nèi)の同じ年齢のすべてのオブジェクトの合計(jì)サイズが Survivor スペースの半分より大きい場(chǎng)合、その年齢以上のオブジェクトは古い世代に直接入ることができます。

以上がjvm のガベージ コレクション メカニズムとは何ですか?の詳細(xì)內(nèi)容です。詳細(xì)については、PHP 中國(guó)語(yǔ) Web サイトの他の関連記事を參照してください。