Cinq formes de mécanisme de récupération de place JVM : interprétation détaillée et comparaison

Cinq formes de mécanisme de récupération de place JVM : interprétation détaillée et comparaison

Résumé : La récupération de place JVM (Garbage Collection, appelée GC) est l'une des fonctionnalités principales du langage Java, car elle peut libérer efficacement des ressources inutiles lorsque le programme est en cours d'exécution, la mémoire est réutilisée. Cet article expliquera en détail les cinq formes de mécanisme de récupération de place JVM et comparera les avantages et les inconvénients entre elles. Dans le même temps, nous fournirons également des exemples de code spécifiques pour aider les lecteurs à mieux comprendre ces mécanismes de garbage collection.

1. Introduction
JVM est l'abréviation de Java Virtual Machine, qui est l'environnement d'exécution des programmes Java. Dans un programme Java, lorsqu'un objet est créé en mémoire, un mécanisme correspondant est nécessaire pour récupérer l'espace mémoire qu'il occupe. C'est la tâche du ramassage des ordures.

2. Algorithme de marquage-balayage (Mark-Sweep)
L'algorithme de marquage-balayage est l'un des algorithmes de collecte des ordures les plus anciens et les plus basiques. Son principe est simple : d'abord, à partir du nœud racine, tous les objets accessibles sont marqués puis les objets non marqués sont effacés ;

Exemple de code :

public class MarkSweep {
    private boolean marked;
    
    public void setMarked(boolean marked) {
        this.marked = marked;
    }
    
    public boolean isMarked() {
        return marked;
    }
}

public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        MarkSweep object1 = new MarkSweep();
        MarkSweep object2 = new MarkSweep();
        
        object1.setMarked(true);
        
        System.gc(); // 垃圾回收
        
        if (object1.isMarked()) {
            System.out.println("object1 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object1 is garbage");
        }
        
        if (object2.isMarked()) {
            System.out.println("object2 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object2 is garbage");
        }
    }
}

3. Algorithme de copie (Copie)
L'algorithme de copie utilise une stratégie différente pour résoudre le problème du garbage collection. Il divise la mémoire disponible en deux blocs et n'utilise qu'un seul bloc à la fois. Lorsqu'un morceau de mémoire est épuisé, copiez les objets survivants dans un autre morceau de mémoire, puis effacez tous les objets de la mémoire actuelle.

Exemple de code :

public class Copying {
    private boolean marked;
    
    public void setMarked(boolean marked) {
        this.marked = marked;
    }
    
    public boolean isMarked() {
        return marked;
    }
}

public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        Copying object1 = new Copying();
        Copying object2 = new Copying();
        
        object1.setMarked(true);
        
        System.gc(); // 垃圾回收
        
        if (object1.isMarked()) {
            System.out.println("object1 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object1 is garbage");
        }
        
        if (object2.isMarked()) {
            System.out.println("object2 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object2 is garbage");
        }
    }
}

4. Algorithme Mark-Compact (Mark-Compact)
L'algorithme de compression de marquage est un algorithme de récupération de place qui combine l'algorithme de balayage de marque et l'algorithme de copie. Il marque d'abord les objets vivants, puis les déplace vers une extrémité, puis efface les autres objets.

Exemple de code :

public class MarkCompact {
    private boolean marked;
    
    public void setMarked(boolean marked) {
        this.marked = marked;
    }
    
    public boolean isMarked() {
        return marked;
    }
}

public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        MarkCompact object1 = new MarkCompact();
        MarkCompact object2 = new MarkCompact();
        
        object1.setMarked(true);
        
        System.gc(); // 垃圾回收
        
        if (object1.isMarked()) {
            System.out.println("object1 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object1 is garbage");
        }
        
        if (object2.isMarked()) {
            System.out.println("object2 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object2 is garbage");
        }
    }
}

5. Algorithme de recyclage générationnel (Generational)
L'algorithme de recyclage générationnel utilise une stratégie plus ciblée pour diviser la mémoire en différentes générations (Generation) en fonction du cycle de vie de l'objet. Normalement, les objets nouvellement créés sont alloués à la nouvelle génération, tandis que les objets qui survivent à plusieurs GC sont déplacés vers l'ancienne génération.

Exemple de code :

public class Generational {
    private boolean marked;
    
    public void setMarked(boolean marked) {
        this.marked = marked;
    }
    
    public boolean isMarked() {
        return marked;
    }
}

public class GC {
    public static void main(String[] args) {
        Generational object1 = new Generational();
        Generational object2 = new Generational();
        
        object1.setMarked(true);
        
        System.gc(); // 垃圾回收
        
        if (object1.isMarked()) {
            System.out.println("object1 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object1 is garbage");
        }
        
        if (object2.isMarked()) {
            System.out.println("object2 is reachable");
        } else {
            System.out.println("object2 is garbage");
        }
    }
}

6. Évaluation et comparaison

1. L'algorithme de marquage est le plus basique, mais il a une faible efficacité et produira une fragmentation de la mémoire.
2. L'algorithme de copie est simple et efficace, mais il ne peut utiliser que la moitié de l'espace mémoire.
3. L'algorithme de compression de marque combine les avantages des deux premiers algorithmes, mais nécessite le déplacement d'objets et est légèrement moins efficace.
4. L'algorithme de recyclage générationnel effectue un recyclage générationnel en fonction du cycle de vie de l'objet, ce qui permet d'obtenir un recyclage plus ciblé, mais cela augmentera la complexité du système.
5. Différents algorithmes de collecte des déchets conviennent à différents scénarios d'application, et il est très important de choisir l'algorithme approprié.

Conclusion :
Cinq formes de mécanisme de récupération de place JVM, chacune avec ses propres avantages et inconvénients. Le choix d'un algorithme de recyclage approprié nécessite des compromis basés sur des scénarios d'application et des exigences spécifiques. Cet article fournit des explications détaillées et des exemples de code, dans l'espoir d'aider les lecteurs à mieux comprendre et appliquer ces mécanismes de garbage collection.

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