JVM調優總結（3）：垃圾回收面臨的問題

如何區分垃圾

?

上面說到的“引用計數”法，通過統計控制生成對象和刪除對象時的引用數來判斷。垃圾回收程序收集計數為0的對象即可。但是這種方法無法解決循環引用。所以，后來實現的垃圾判斷算法中，都是從程序運行的根節點出發，遍歷整個對象引用，查找存活的對象。那么在這種方式的實現中，垃圾回收從哪兒開始的呢？即，從哪兒開始查找哪些對象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序執行地方，所以要獲取哪些對象正在被使用，則需要從Java棧開始。同時，一個棧是與一個線程對應的，因此，如果有多個線程的話，則必須對這些線程對應的所有的棧進行檢查。

?

?

同時，除了棧外，還有系統運行時的寄存器等，也是存儲程序運行數據的。這樣，以棧或寄存器中的引用為起點，我們可以找到堆中的對象，又從這些對象找到對堆中其他對象的引用，這種引用逐步擴展，最終以null引用或者基本類型結束，這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對應的對象為根節點的一顆對象樹，如果棧中有多個引用，則最終會形成多顆對象樹。在這些對象樹上的對象，都是當前系統運行所需要的對象，不能被垃圾回收。而其他剩余對象，則可以視為無法被引用到的對象，可以被當做垃圾進行回收。

?

因此，垃圾回收的起點是一些根對象（java棧, 靜態變量, 寄存器…）。而最簡單的Java棧就是Java程序執行的main函數。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

?

由于不同Java對象存活時間是不一定的，因此，在程序運行一段時間以后，如果不進行內存整理，就會出現零散的內存碎片。碎片最直接的問題就是會導致無法分配大塊的內存空間，以及程序運行效率降低。所以，在上面提到的基本垃圾回收算法中，“復制”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對象創建和對象回收問題

?

垃圾回收線程是回收內存的，而程序運行線程則是消耗（或分配）內存的，一個回收內存，一個分配內存，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：暫停內存的分配），然后進行垃圾回收，回收完成后再繼續應用。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，那么當堆空間大于幾個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運行的一個瓶頸。為解決這種矛盾，有了并發垃圾回收算法，使用這種算法，垃圾回收線程與程序運行線程同時運行。在這種方式下，解決了暫停的問題，但是因為需要在新生成對象的同時又要回收對象，算法復雜性會大大增加，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。