java回收机制

转载：http://blog.csdn.net/dingxy/archive/2008/05/23/2472207.aspx

对象清除时的困境：由谁负责清除？ 

每个对象都要求资源才能“生存”，其中最令人注目的资源是内存。如果不再需要使用一个对象，就必须将其清除，以便释放这些资源，以便其他对象使用。如果要解决的是非常简单的问题，如何清除对象这个问题并不显得很突出：我们创建对象，在需要的时候调用它，然后将其清除或者“破坏”。但在另一方面，我们平时遇到的问题往往要比这复杂得多。

 

举个例子来说，假设我们要设计一套系统，用它管理一个机场的空中交通（同样的模型也可能适于管理一个仓库的货柜、或者一套影带出租系统、或者宠物店的宠物房。这初看似乎十分简单：构造一个集合用来容纳飞机，然后创建一架新飞机，将其置入集合。对进入空中交通管制区的所有飞机都如此处理。至于清除，在一架飞机离开这个区域的时候把它简单地删去即可。

但事情并没有这么简单，可能还需要另一套系统来记录与飞机有关的数据。当然，和控制器的主要功能不同，这些数据的重要性可能一开始并不显露出来。例如，这条记录反映的可能是离开机场的所有小飞机的飞行计划。所以我们得到了由小飞机组成的另一个集合。一旦创建了一个飞机对象，如果它是一架小飞机，那么也必须把它置入这个集合。然后在系统空闲时期，需对这个集合中的对象进行一些后台处理。

 

问题现在显得更复杂了：如何才能知道什么时间删除对象呢？用完对象后，系统的其他某些部分可能仍然要发挥作用。同样的问题也会在其他大量场合出现，而且在程序设计系统中（如C++），在用完一个对象之后必须明确地将其删除，所以问题会变得异常复杂（注释⑥）。

 

⑥：注意这一点只对内存堆里创建的对象成立（用new命令创建的）。但在另一方面，对这儿描述的问题以及其他所有常见的编程问题来说，都要求对象在内存堆里创建。

 

在Java中，垃圾收集器在设计时已考虑到了内存的释放问题（尽管这并不包括清除一个对象涉及到的其他方面）。垃圾收集器“知道”一个对象在什么时候不再使用，然后会自动释放那个对象占据的内存空间。采用这种方式，另外加上所有对象都从单个根类Object继承的事实，而且由于我们只能在内存堆中以一种方式创建对象，所以Java的编程要比C++的编程简单得多。我们只需要作出少量的抉择，即可克服原先存在的大量障碍。

 

1. 垃圾收集器对效率及灵活性的影响

既然这是如此好的一种手段，为什么在C++里没有得到充分的发挥呢？我们当然要为这种编程的方便性付出一定的代价，代价就是运行期的开销。正如早先提到的那样，在C++中，我们可在堆栈中创建对象。在这种情况下，对象会得以自动清除（但不具有在运行期间随心所欲创建对象的灵活性）。在堆栈中创建对象是为对象分配存储空间最有效的一种方式，也是释放那些空间最有效的一种方式。在内存堆（Heap）中创建对象可能要付出昂贵得多的代价。如果总是从同一个基础类继承，并使所有函数调用都具有“同质多形”特征，那么也不可避免地需要付出一定的代价。但垃圾收集器是一种特殊的问题，因为我们永远不能确定它什么时候启动或者要花多长的时间。这意味着在Java程序执行期间，存在着一种不连贯的因素。所以在某些特殊的场合，我们必须避免用它——比如在一个程序的执行必须保持稳定、连贯的时候（通常把它们叫作“实时程序”，尽管并不是所有实时编程问题都要这方面的要求——注释⑦）。

 

⑦：根据本书一些技术性读者的反馈，有一个现成的实时Java系统（www.newmonics.com）确实能够保证垃圾收集器的效能。

 

C++语言的设计者曾经向C程序员发出请求（而且做得非常成功），不要希望在可以使用C的任何地方，向语言里加入可能对C++的速度或使用造成影响的任何特性。这个目的达到了，但代价就是C++的编程不可避免地复杂起来。Java比C++简单，但付出的代价是效率以及一定程度的灵活性。但对大多数程序设计问题来说，Java无疑都应是我们的首选。

 

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简述Java回收机制 - 初学者必看

更新：2006-09-15 09:37:57  版本: 1.0    

一．谁在做Garbage Collection？

       一种流行的说法：在C++里，是系统在做垃圾回收；而在Java里，是Java自身在做。

在C++里，释放内存是手动处理的，要用delete运算符来释放分配的内存。这是流行的说法。确切地说，是应用认为不需要某实体时，就需用delete告诉系统，可以回收这块空间了。这个要求，对编码者来说，是件很麻烦、很难做到的事。随便上哪个BBS，在C/C++版块里总是有一大堆关于内存泄漏的话题。

Java采用一种不同的，很方便的方法：Garbage Collection。垃圾回收机制放在JVM里。JVM完全负责垃圾回收事宜，应用只在需要时申请空间，而在抛弃对象时不必关心空间回收问题。

二．对象在啥时被丢弃？

       在C++里，当对象离开其作用域时，该对象即被应用抛弃。是对象的生命期不再与其作用域有关，而仅仅与引用有关。

       Java的垃圾回收机制一般包含近十种算法。对这些算法中的多数，我们不必予以关心。只有其中最简单的一个：引用计数法，与编码有关。

       一个对象，可以有一个或多个引用变量指向它。当一个对象不再有任何一个引用变量指向它时，这个对象就被应用抛弃了。或者说，这个对象可以被垃圾回收机制回收了。

       这就是说，当不存在对某对象的任何引用时，就意味着，应用告诉JVM：我不要这个对象，你可以回收了。

       JVM的垃圾回收机制对堆空间做实时检测。当发现某对象的引用计数为0时，就将该对象列入待回收列表中。但是，并不是马上予以销毁。

 

三．丢弃就被回收？

该对象被认定为没有存在的必要了，那么它所占用的内存就可以被释放。被回收的内存可以用于后续的再分配。

但是，并不是对象被抛弃后当即被回收的。JVM进程做空间回收有较大的系统开销。如果每当某应用进程丢弃一个对象，就立即回收它的空间，势必会使整个系统的运转效率非常低下。

前面说过，JVM的垃圾回收机制有多个算法。除了引用计数法是用来判断对象是否已被抛弃外，其它算法是用来确定何时及如何做回收。JVM的垃圾回收机制要在时间和空间之间做个平衡。

因此，为了提高系统效率，垃圾回收器通常只在满足两个条件时才运行：即有对象要回收且系统需要回收。切记垃圾回收要占用时间，因此，Java运行时系统只在需要的时候才使用它。因此你无法知道垃圾回收发生的精确时间。

四．没有引用变量指向的对象有用吗？

       前面说了，没挂上引用变量的对象是被应用丢弃的，这意味着，它在堆空间里是个垃圾，随时可能被JVM回收。

不过，这里有个不是例外的例外。对于一次性使用的对象（有些书称之为临时对象），可以不用引用变量指向它。举个最简单也最常见的例子：

System.out.println(“I am Java!”);

就是创建了一个字符串对象后，直接传递给println()方法。

五．应用能干预垃圾回收吗？

       许多人对Java的垃圾回收不放心，希望在应用代码里控制JVM的垃圾回收运作。这是不可能的事。对垃圾回收机制来说，应用只有两个途径发消息给JVM。第一个前面已经说了，就是将指向某对象的所有引用变量全部移走。这就相当于向JVM发了一个消息：这个对象不要了。第二个是调用库方法System.gc()，多数书里说调用它让Java做垃圾回收。

       第一个是一个告知，而调用System.gc()也仅仅是一个请求。JVM接受这个消息后，并不是立即做垃圾回收，而只是对几个垃圾回收算法做了加权，使垃圾回收操作容易发生，或提早发生，或回收较多而已。

       希望JVM及时回收垃圾，是一种需求。其实，还有相反的一种需要：在某段时间内最好不要回收垃圾。要求运行速度最快的实时系统，特别是嵌入式系统，往往希望如此。

       Java的垃圾回收机制是为所有Java应用进程服务的，而不是为某个特定的进程服务的。因此，任何一个进程都不能命令垃圾回收机制做什么、怎么做或做多少。

六．对象被回收时要做的事

一个对象在运行时，可能会有一些东西与其关连。因此，当对象即将被销毁时，有时需要做一些善后工作。可以把这些操作写在finalize()方法（常称之为终止器）里。

protected void finalize()

{

  // finalization code here

}

 

这个终止器的用途类似于C++里的析构函数，而且都是自动调用的。但是，两者的调用时机不一样，使两者的表现行为有重大区别。C++的析构函数总是当对象离开作用域时被调用。这就是说，C++析构函数的调用时机是确定的，且是可被应用判知的。但是，Java终止器却是在对象被销毁时。由上所知，被丢弃的对象何时被销毁，应用是无法获知的。而且，对于大多数场合，被丢弃对象在应用终止后仍未销毁。

 

在编码时，考虑到这一点。譬如，某对象在运作时打开了某个文件，在对象被丢弃时不关闭它，而是把文件关闭语句写在终止器里。这样做对文件操作会造成问题。如果文件是独占打开的，则其它对象将无法访问这个文件。如果文件是共享打开的，则另一访问该文件的对象直至应用终结仍不能读到被丢弃对象写入该文件的新内容。

 

至少对于文件操作，编码者应认清Java终止器与C++析构函数之间的差异。

 

那么，当应用终止，会不会执行应用中的所有finalize()呢？据Bruce Eckel在Thinking in Java里的观点：“到程序结束的时候，并非所有收尾模块都会得到调用”。这还仅仅是指应用正常终止的场合，非正常终止呢？

因此，哪些收尾操作可以放在finalize()里，是需要酌酎的。 

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这个文档是老师给我们看的，看了之后收获不少，帖出来让大家也看看：）

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引言

Java的堆是一个运行时数据区,类的实例(对象)从中分配空间。Java虚拟机(JVM)的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象，这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，但是它们不需要程序代码来显式地释放。

 

一般来说，堆的是由垃圾回收 来负责的，尽管JVM规范并不要求特殊的垃圾回收技术，甚至根本就不需要垃圾回收，但是由于内存的有限性，JVM在实现的时候都有一个由垃圾回收所管理的堆。垃圾回收是一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。

 

垃圾收集的意义

 

在C++中，对象所占的内存在程序结束运行之前一直被占用，在明确释放之前不能分配给其它对象；而在Java中，当没有对象引用指向原先分配给某个对象的内存时，该内存便成为垃圾。JVM的一个系统级线程会自动释放该内存块。垃圾收集意味着程序不再需要的对象是"无用信息"，这些信息将被丢弃。当一个对象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。

 

事实上，除了释放没用的对象，垃圾收集也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾收集器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存洞。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，JVM将整理出的内存分配给新的对象。

 

垃圾收集能自动释放内存空间，减轻编程的负担。这使Java 虚拟机具有一些优点。首先，它能使编程效率提高。在没有垃圾收集机制的时候，可能要花许多时间来解决一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程的时候，靠垃圾收集机制可大大缩短时间。其次是它保护程序的完整性, 垃圾收集是Java语言安全性策略的一个重要部份。

 

垃圾收集的一个潜在的缺点是它的开销影响程序性能。Java虚拟机必须追踪运行程序中有用的对象, 而且最终释放没用的对象。这一个过程需要花费处理器的时间。其次垃圾收集算法的不完备性，早先采用的某些垃圾收集算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然随着垃圾收集算法的不断改进以及软硬件运行效率的不断提升，这些问题都可以迎刃而解。

 

垃圾收集的算法分析

Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾收集算法一般要做2件基本的事情：（1）发现无用信息对象；（2）回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用。

大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念；所谓根集就量正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量)，程序可以使用引用变量访问对象的属性和调用对象的方法。

垃圾收集首选需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的，从根集可达的对象都是活动对象，它们不能作为垃圾被回收，这也包括从根集间接可达的对象。而根集通过任意路径不可达的对象符合垃圾收集的条件，应该被回收。(这句话好熟悉，以前每次被问到Java回收问题，都把这个当法宝，嘿嘿，原来是有来源的)下面介绍几个常用的算法。

1、 引用计数法(Reference Counting Collector)

引用计数法是唯一没有使用根集的垃圾回收的法，该算法使用引用计数器来区分存活对象和不再使用的对象。一般来说，堆中的每个对象对应一个引用计数器。当每一次创建一个对象并赋给一个变量时，引用计数器置为1。当对象被赋给任意变量时，引用计数器每次加1当对象出了作用域后(该对象丢弃不再使用)，引用计数器减1，一旦引用计数器为0，对象就满足了垃圾收集的条件。

基于引用计数器的垃圾收集器运行较快，不会长时间中断程序执行，适宜地必须 实时运行的程序。但引用计数器增加了程序执行的开销，因为每次对象赋给新的变量，计数器加1，而每次现有对象出了作用域生，计数器减1。

2、tracing算法(Tracing Collector)

tracing算法是为了解决引用计数法的问题而提出，它使用了根集的概念。基于tracing算法的垃圾收集器从根集开始扫描，识别出哪些对象可达，哪些对象不可达，并用某种方式标记可达对象，例如对每个可达对象设置一个或多个位。在扫描识别过程中，基于tracing算法的垃圾收集也称为标记和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器.

3、compacting算法(Compacting Collector)

为了解决堆碎片问题，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的过程中，算法将所有的对象移到堆的一端，堆的另一端就变成了一个相邻的空闲内存区，收集器会对它移动的所有对象的所有引用进行更新，使得这些引用在新的位置能识别原来 的对象。在基于Compacting算法的收集器的实现中，一般增加句柄和句柄表。　

4、copying算法(Coping Collector)

该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。它开始时把堆分成 一个对象 面和多个空闲面， 程序从对象面为对象分配空间，当对象满了，基于coping算法的垃圾 收集就从根集中扫描活动对象，并将每个 活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞)，这样空闲面变成了对象面，原来的对象面变成了空闲面，程序会在新的对象面中分配内存。

一种典型的基于coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它将堆分成对象面和空闲区域面，在对象面与空闲区域面的切换过程中，程序暂停执行。

5、generation算法(Generational Collector)

stop-and-copy垃圾收集器的一个缺陷是收集器必须复制所有的活动对象，这增加了程序等待时间，这是coping算法低效的原因。在程序设计中有这样的规律：多数对象存在的时间比较短，少数的存在时间比较长。因此，generation算法将堆分成两个或多个，每个子堆作为对象的一代(generation)。由于多数对象存在的时间比较短，随着程序丢弃不使用的对象，垃圾收集器将从最年轻的子堆中收集这些对象。在分代式的垃圾收集器运行后，上次运行存活下来的对象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不会经常被回收，因而节省了时间。

6、adaptive算法(Adaptive Collector)

在特定的情况下，一些垃圾收集算法会优于其它算法。基于Adaptive算法的垃圾收集器就是监控当前堆的使用情况，并将选择适当算法的垃圾收集器。

透视Java垃圾回收

1、命令行参数透视垃圾收集器的运行

2、使用System.gc()可以不管JVM使用的是哪一种垃圾回收的算法，都可以请求Java的垃圾回收。在命令行中有一个参数-verbosegc可以查看Java使用的堆内存的情况，它的格式如下：

java -verbosegc classfile

　　可以看个例子：

class TestGC

{