Bagaimana koleksi sampah Java berfungsi secara dalaman?

Mekanisme pengumpulan sampah Java menguruskan memori dengan mengenal pasti dan membersihkan objek secara automatik yang tidak lagi digunakan. GC terutamanya beroperasi dalam memori timbunan, dibahagikan kepada generasi baru (termasuk kawasan Eden dan kawasan yang selamat), usia tua dan metaSpace; Algoritma GC biasa termasuk tanda-jelas, salinan dan pengumpulan tag, yang digunakan untuk menyelesaikan masalah pemulihan memori generasi yang berbeza; GC yang mencetuskan masa termasuk GC kecil (kawasan Eden penuh) dan GC/Penuh GC utama (apabila usia tua tidak mencukupi atau apabila System.GC () dipanggil), panggilan eksplisit harus dielakkan; Prestasi GC boleh dipantau dan dioptimumkan melalui parameter JVM, log dan alat seperti JSTAT, VisualVM, dan MAT. Penetapan saiz timbunan yang munasabah dan memilih algoritma GC akan membantu meningkatkan kecekapan aplikasi.

Mekanisme Koleksi Sampah Java (GC) adalah bahagian utama pengurusan memori automatik Java. Tugas utamanya adalah untuk mengenal pasti dan membersihkan objek secara automatik yang tidak lagi digunakan dalam program dan membebaskan ruang ingatan. Memahami mekanisme kerja dalaman GC akan membantu menulis program Java yang lebih cekap dan stabil.

Bahagian Memori Heap Java

Tumpukan Java adalah kawasan operasi utama GC dan biasanya dibahagikan kepada beberapa kawasan:

• Generasi muda : Objek yang paling baru dibuat diperuntukkan di sini.
  • Kawasan Eden: Kebanyakan objek akan diberikan di sini pada mulanya.
  • Kawasan Survivor (S0 dan S1): Objek Survivor selepas GC akan dipindahkan ke sini.
• Generasi Lama : Objek yang masih hidup jangka panjang akan dipindahkan ke generasi lama.
• Metaspace : Menyimpan maklumat metadata kelas (seperti yang ditakrifkan oleh kelas), menggantikan permgen dalam Java 8 dan kemudian.

Struktur generasi ini direka untuk meningkatkan kecekapan GC. Kerana kebanyakan objek mempunyai kitaran hayat yang pendek, ia tidak kos efektif untuk mengimbas seluruh timbunan.

Algoritma pengumpulan sampah biasa

GC menggunakan algoritma yang berbeza secara dalaman untuk mengenal pasti dan mengitar semula objek yang tidak berguna. Berikut adalah beberapa algoritma biasa:

• Tandakan dan Sapu :

  • Tahap penandaan: Bermula dari nod akar, berulang melalui semua objek yang dapat dicapai dan menandakannya.
  • Fasa penjelasan: Memori kitar semula yang diduduki oleh objek yang tidak bertanda.
  • Kelemahan: Akan menjana pemecahan memori.

• Menyalin :

  • Bahagikan memori ke dalam dua bahagian yang sama, hanya menggunakan satu daripada mereka pada satu masa.
  • Selepas objek yang masih hidup disalin ke kawasan lain, kawasan semasa dibersihkan sepenuhnya.
  • Strategi ini digunakan di kawasan yang selamat dalam generasi baru.
  • Kelebihan: Tiada masalah pemecahan; Kelemahan: Penggunaan memori yang rendah.

• Mark-Compact :

  • Fasa penanda adalah sama dengan "tag-clear".
  • Fasa pengumpulan menggerakkan semua objek yang masih hidup ke satu hujung dan kemudian membersihkan ingatan di luar sempadan.
  • Kaedah ini biasanya digunakan pada orang tua untuk mengelakkan pemecahan ingatan.

Algoritma ini mempunyai kelebihan dan kekurangan mereka sendiri dan digunakan dalam kombinasi dalam generasi yang berbeza untuk mencapai prestasi yang optimum.

Masa untuk mencetuskan GC

GC tidak berjalan secara rawak, tetapi dicetuskan oleh JVM di bawah keadaan tertentu:

• Minor GC : Berlaku dalam generasi Corezoic, dicetuskan apabila kawasan Eden penuh. Umumnya, kekerapan lebih tinggi dan kelajuan lebih cepat.
• Major GC / Penuh GC : Berlaku pada orang tua, yang mungkin dicetuskan apabila orang tua tidak mencukupi ruang atau System.gc() . Jenis GC ini biasanya panjang dan akan menjejaskan prestasi aplikasi.

Harus diingat bahawa System.gc() disyorkan dan JVM tidak boleh dilaksanakan dengan segera, tetapi boleh mencetuskan GC penuh. Dalam persekitaran pengeluaran, panggilan eksplisit harus dielakkan sebanyak mungkin.

Di samping itu, beberapa parameter JVM juga boleh menjejaskan tingkah laku GC, seperti -XX: UseSerialGC , -XX: UseParallelGC , dan lain -lain. Memilih gabungan algoritma GC yang sesuai adalah penting untuk pengoptimuman prestasi.

Bagaimana untuk memerhatikan dan menyesuaikan prestasi GC?

Dalam perkembangan sebenar, kita dapat memantau dan menyesuaikan tingkah laku GC melalui beberapa alat dan parameter:

• Tambahkan parameter JVM untuk membolehkan log GC:

   -Xlog: gc*: file = gc.log: masa

  Ini membolehkan anda melihat situasi GC terperinci dalam fail log.

• Gunakan alat baris arahan:

  • jstat : Lihat statistik GC dalam masa nyata.
  • jvisualvm atau VisualVM : Antara muka grafik menganalisis penggunaan memori dan keadaan GC.
  • MAT（Memory Analyzer） : Digunakan untuk menganalisis pembuangan tumpukan dan menyelesaikan masalah kebocoran memori.

Sekiranya anda mendapati bahawa GC penuh berlaku dengan kerap atau bahawa satu GC mengambil masa terlalu lama, anda mungkin perlu mengubah saiz timbunan (seperti -Xms dan -Xmx ), atau menggantikan pemungut sampah yang lebih sesuai untuk ciri aplikasi anda.

Pada dasarnya itu sahaja. Memahami bagaimana kerja GC tidak kelihatan rumit, tetapi sangat mudah untuk diabaikan dalam pembangunan sebenar. Menguasai beberapa prinsip dalaman dapat membantu anda menyelamatkan banyak masalah pada saat -saat kritikal.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana koleksi sampah Java berfungsi secara dalaman?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!