浅析java的垃圾回收机制gc

本文深入探讨了Java垃圾回收机制,包括垃圾回收的基本任务、不同算法(如引用计数法和根搜索算法)以及分代垃圾回收机制。详细介绍了年轻代、年老代和持久代的管理方式,以及MinorGC和MajorGC的触发条件和执行过程。

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垃圾回收过程

任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情:

  1. 发现无用的对象
  2. 回收无用对象占用的内存空间

垃圾回收机制保证可以将"无用对象"进行回收,无用的对象指的是没有任何变量引用该对象,java的垃圾回收机器通过相关的算法发现无用对象,并进行清除和整理

垃圾回收相关算法

  1. 引用计数法
    堆中每个独享都有一个引用计数,被引用一次,计数加1.被引用变量变为null,则计数减1.直到计数为0,则表示变成无用对象,优点是算法简单,缺点是:"循环引用的无用对象"无法识别
  2. 引用可达法(根搜索算法)
    程序把所有的引用关系看作一张图,从一个节点GC ROOT开始,寻找对应的引用节点,找到这个节点以后,继续寻找这个节点的引用节点,当所有的引用节点寻找完毕后,剩余的节点则被认为是没有引用到的节点,即无用的节点

通用的分代垃圾回收机制

不同对象的生命周期是不一样的,因此,不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法,从而提高回收效率. —>我们将对象分为三种状态:年轻代,年老代和持久代,而JVM将堆内存划分为Eden,Survivor和Tenured/Old空间

  1. 年轻代
    所有新生成的对象首先都是放在Eden区,年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象,对应的是Minor GC,每次__Minor GC__会清理年轻代的内存,算法采用效率较高的复制算法,频繁的操作,但是会浪费内存空间.当"年轻代"区域存放满对象后,就将独享存放到年老代区域
  2. 年老代
    在年轻代中经理了N(默认15)次垃圾回收后仍然存活的对象,就会被放到年老代中. 因此,可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象.年老代对象越来越多,我们就需要启动Major GC和Full GC(全量回收),来一次大扫除,全面清理年轻代区域和年老代区域
  3. 持久代(在方法区)
    用于存放静态文件,如java类,方法等,持久代对垃圾回收没有显著影响

Minor GC:

用于清理年轻代区域,Eden区满了就会触发一次Minor GC.清理无用对象,将有用对象复制到"Survivor1","Survivor2"区中(这两个区,大小空间也相同,同一时刻Survivor1和Survivor2只有一个在用,一个为空)

Major GC:

用于清理年轻代,年老代区域.成本较高,会对系统性能产生影响

垃圾回收过程:

在这里插入图片描述

  1. 新创建的对象,绝大多数都会存储在Eden中
  2. 当Eden满了(达到一定比例)不能创建对象,则触发垃圾回收(GC),将无用对象清理掉,然后剩余对象复制到某个Survivor中,如S1,同时清空Eden区
  3. 当Eden区再次满了,会将S1中的不能清空的对象存到另一个Survivor中,如S2,同时将Eden区中的不能清空的对象,也复制到S1中,保证Eden和S1,均被清空
  4. 重复多次(默认15)次Survivor中没有被清理的对象,则会复制到Old(Tenured)区中
  5. 当Old区满了,则会触发一个一次完整地垃圾回收(FullGC),之前新生代的垃圾回收称为(minorGC)

JVM调优和Full GC

在对JVM调优的过程中,很大一部分工作就是对于Full GC的调节. 有如下原因可能导致Full GC:

  1. 年老代(Tenured)被写满
  2. 持久代(Perm)被写满
  3. System.gc被显示调用(程序员建议启动GC,而不是调用GC)
  4. 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

注意:
程序员并不能主动调用gc垃圾回收.而只是可以请求建议启用垃圾回收机制
方法:

  1. System.gc();
  2. Runtime.getRuntime().gc();
1. 用户与身体信息管理模块 用户信息管理: 注册登录:支持手机号 / 邮箱注册,密码加密存储,提供第三方快捷登录(模拟) 个人资料:记录基本信息(姓名、年龄、性别、身高、体重、职业) 健康目标:用户设置目标(如 “减重 5kg”“增肌”“维持健康”)及期望周期 身体状态跟踪: 体重记录:定期录入体重数据,生成体重变化曲线(折线图) 身体指标:记录 BMI(自动计算)、体脂率(可选)、基础代谢率(根据身高体重估算) 健康状况:用户可填写特殊情况(如糖尿病、过敏食物、素食偏好),系统据此调整推荐 2. 膳食记录与食物数据库模块 食物数据库: 基础信息:包含常见食物(如米饭、鸡蛋、牛肉)的名称、类别(主食 / 肉类 / 蔬菜等)、每份重量 营养成分:记录每 100g 食物的热量(kcal)、蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质含量 数据库维护:管理员可添加新食物、更新营养数据,支持按名称 / 类别检索 膳食记录功能: 快速记录:用户选择食物、输入食用量(克 / 份),系统自动计算摄入的营养成分 餐次分类:按早餐 / 午餐 / 晚餐 / 加餐分类记录,支持上传餐食照片(可选) 批量操作:提供常见套餐模板(如 “三明治 + 牛奶”),一键添加到记录 历史记录:按日期查看过往膳食记录,支持编辑 / 删除错误记录 3. 营养分析模块 每日营养摄入分析: 核心指标计算:统计当日摄入的总热量、蛋白质 / 脂肪 / 碳水化合物占比(按每日推荐量对比) 微量营养素分析:检查维生素(如维生素 C、钙、铁)的摄入是否达标 平衡评估:生成 “营养平衡度” 评分(0-100 分),指出摄入过剩或不足的营养素 趋势分析: 周 / 月营养趋势:用折线图展示近 7 天 / 30 天的热量、三大营养素摄入变化 对比分析:将实际摄入与推荐量对比(如 “蛋白质摄入仅达到推荐量的 70%”) 目标达成率:针对健
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