JVM調優總結（四）-垃圾回收面臨的問題

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如何區分垃圾

    上面說到的“引用計數”法，通過統計控制生成物件和刪除物件時的引用數來判斷。垃圾回收程式收集計數為0的物件即可。但是這種方法無法解決迴圈引用。所以，後來實現的垃圾判斷演算法中，都是從程式執行的根節點出發，遍歷整個物件引用，查詢存活的物件。那麼在這種方式的實現中，垃圾回收從哪兒開始的呢？即，從哪兒開始查詢哪些物件是正在被當前系統使用的。上面分析的堆和棧的區別，其中棧是真正進行程式執行地方，所以要獲取哪些物件正在被使用，則需要從Java棧開始。同時，一個棧是與一個執行緒對應的，因此，如果有多個執行緒的話，則必須對這些執行緒對應的所有的棧進行檢查。

    同時，除了棧外，還有系統執行時的暫存器等，也是儲存程式執行資料的。這樣，以棧或暫存器中的引用為起點，我們可以找到堆中的物件，又從這些物件找到對堆中其他物件的引用，這種引用逐步擴充套件，最終以null引用或者基本型別結束，這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對應的物件為根節點的一顆物件樹，如果棧中有多個引用，則最終會形成多顆物件樹。在這些物件樹上的物件，都是當前系統執行所需要的物件，不能被垃圾回收。而其他剩餘物件，則可以視為無法被引用到的物件，可以被當做垃圾進行回收。

因此，垃圾回收的起點是一些根物件（java棧, 靜態變數, 暫存器...）。而最簡單的Java棧就是Java程式執行的main函式。這種回收方式，也是上面提到的“標記-清除”的回收方式

如何處理碎片

   由於不同Java物件存活時間是不一定的，因此，在程式執行一段時間以後，如果不進行記憶體整理，就會出現零散的記憶體碎片。碎片最直接的問題就是會導致無法分配大塊的記憶體空間，以及程式執行效率降低。所以，在上面提到的基本垃圾回收演算法中，“複製”方式和“標記-整理”方式，都可以解決碎片的問題。

如何解決同時存在的物件建立和物件回收問題

    垃圾回收執行緒是回收記憶體的，而程式執行執行緒則是消耗（或分配）記憶體的，一個回收記憶體，一個分配記憶體，從這點看，兩者是矛盾的。因此，在現有的垃圾回收方式中，要進行垃圾回收前，一般都需要暫停整個應用（即：暫停記憶體的分配），然後進行垃圾回收，回收完成後再繼續應用。這種實現方式是最直接，而且最有效的解決二者矛盾的方式。

但是這種方式有一個很明顯的弊端，就是當堆空間持續增大時，垃圾回收的時間也將會相應的持續增大，對應應用暫停的時間也會相應的增大。一些對相應時間要求很高的應用，比如最大暫停時間要求是幾百毫秒，那麼當堆空間大於幾個G時，就很有可能超過這個限制，在這種情況下，垃圾回收將會成為系統執行的一個瓶頸。為解決這種矛盾，有了併發垃圾回收演算法，使用這種演算法，垃圾回收執行緒與程式執行執行緒同時執行。在這種方式下，解決了暫停的問題，但是因為需要在新生成物件的同時又要回收物件，演算法複雜性會大大增加，系統的處理能力也會相應降低，同時，“碎片”問題將會比較難解決。