Java垃圾回收新算法

　　Java依托于垃圾收集GC機(jī)制，可以自動(dòng)回收垃圾即釋放堆空間，讓其他對(duì)象可以使用此部分空間。而采用了某種 GC 算法的收集器(Collector)稱之為某某垃圾收集器(Garbage Collector)。目前 Java中采用的垃圾收集器一般包括：引用計(jì)數(shù)法(Reference Counting Collector)、 Tracing算法(Tracing Collector)、Compacting算法(Compacting Collector)、Coping算法(Coping Collector)、Generation算法(Generational Collector)、Adaptive算法(Adaptive Collector)。

　　3.1 引用計(jì)數(shù)法

　　引用計(jì)數(shù)法是唯一沒(méi)有使用根集的垃圾回收的方法，該算法使用引用計(jì)數(shù)器來(lái)區(qū)分存活對(duì)象和不再使用的對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，堆中的每個(gè)對(duì)象對(duì)應(yīng)一個(gè)引用計(jì)數(shù)器。當(dāng)每一次創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并賦給一個(gè)變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器置為1。當(dāng)對(duì)象被賦給任意變量時(shí)，引用計(jì)數(shù)器每次加1，當(dāng)對(duì)象出了作用域后(該對(duì)象丟棄不再使用)，引用計(jì)數(shù)器減1，一旦引用計(jì)數(shù)器為0，對(duì)象就滿足了垃圾收集的條件。

　　基于引用計(jì)數(shù)器的垃圾收集器運(yùn)行較快，不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間中斷程序執(zhí)行，必須適宜地實(shí)時(shí)運(yùn)行的程序。但引用計(jì)數(shù)器增加了程序執(zhí)行的開(kāi)銷，因?yàn)槊看螌?duì)象賦給新的變量，計(jì)數(shù)器加1，而每次現(xiàn)有對(duì)象出了作用域，計(jì)數(shù)器減1。

　　3.2 Tracing算法

　　Tracing算法是為了解決引用計(jì)數(shù)法的問(wèn)題而提出，它使用了根集的概念?；赥racing算法的垃圾收集器從根集開(kāi)始掃描，識(shí)別出哪些對(duì)象可達(dá)，哪些對(duì)象不可達(dá)，并用某種方式標(biāo)記可達(dá)對(duì)象，例如對(duì)每個(gè)可達(dá)對(duì)象設(shè)置一個(gè)或多個(gè)位。在掃描識(shí)別過(guò)程中，基于Tracing算法的垃圾收集也稱為標(biāo)記和清除(mark-and-sweep)垃圾收集器。

　　3.3 Compacting算法

　　為了解決堆碎片問(wèn)題，基于tracing的垃圾回收吸收了Compacting算法的思想，在清除的過(guò)程中，算法將所有對(duì)象移到堆的一端，堆的另一端就變成了一個(gè)相鄰的空閑內(nèi)存區(qū)，收集器會(huì)對(duì)它移動(dòng)的所有對(duì)象的所有引用進(jìn)行更新，使得這些引用在新的位置能識(shí)別原來(lái) 的對(duì)象。在基于Compacting算法的收集器的實(shí)現(xiàn)中，一般增加句柄和句柄表。

　　3.4 Coping算法

　　Coping算法的提出是為了克服句柄的開(kāi)銷和解決堆碎片的垃圾回收。它開(kāi)始時(shí)把堆分成一個(gè)對(duì)象面和多個(gè)空閑面， 程序從對(duì)象面為對(duì)象分配空間，當(dāng)對(duì)象滿了，基于Coping算法的垃圾收集就從根集中掃描活動(dòng)對(duì)象，并將每個(gè)活動(dòng)對(duì)象復(fù)制到空閑面(使得活動(dòng)對(duì)象所占的內(nèi)存之間沒(méi)有空閑洞)，這樣空閑面變成了對(duì)象面，原來(lái)的對(duì)象面變成了空閑面，程序會(huì)在新的對(duì)象面中分配內(nèi)存。

　　一種典型的基于Coping算法的垃圾回收是stop-and-copy算法，它將堆分成對(duì)象面和空閑區(qū)域面，在對(duì)象面與空閑區(qū)域面的切換過(guò)程中，程序暫停執(zhí)行。

　　3.5 Generation算法

　　stop-and-copy垃圾收集器的一個(gè)缺陷是收集器必須復(fù)制所有的活動(dòng)對(duì)象，這增加了程序等待時(shí)間，這是Coping算法低效的原因。在程序設(shè)計(jì)中有這樣的規(guī)律：多數(shù)對(duì)象存在的時(shí)間比較短，少數(shù)的存在時(shí)間比較長(zhǎng)。因此，Generation算法將堆分成兩個(gè)或多個(gè)，每個(gè)子堆作為對(duì)象的一代(Generation)。由于多數(shù)對(duì)象存在的時(shí)間比較短，隨著程序丟棄不使用的對(duì)象，垃圾收集器將從最年輕的子堆中收集這些對(duì)象。在分代式的垃圾收集器運(yùn)行后，上次運(yùn)行存活下來(lái)的對(duì)象移到下一最高代的子堆中，由于老一代的子堆不會(huì)經(jīng)常被回收，因而節(jié)省了時(shí)間。

　　3.6 Adaptive算法

　　在特定的情況下，一些垃圾收集算法會(huì)優(yōu)于其他算法?；贏daptive算法的垃圾收集器就是監(jiān)控當(dāng)前堆的使用情況，并將選擇適當(dāng)算法的垃圾收集器。

　　4 GC新算法概述

　　基于上述對(duì)幾種收集器算法優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比分析，提出一種既可以滿足程序?qū)?shí)時(shí)性的要求，同時(shí)也能避免內(nèi)存泄漏的較完全的垃圾處理算法。

　　4.1算法描述

　　4.1.1內(nèi)存劃分

　　(1)把一個(gè)堆內(nèi)存劃分成兩大塊，一塊是活躍區(qū),占堆大小的2/3，活躍區(qū)劃分成大小相同的8個(gè)塊，并且為每個(gè)塊設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器int cnt[x](x取1~8)，用來(lái)記錄每塊內(nèi)存中動(dòng)態(tài)分配的被引用對(duì)象總數(shù)。另一塊是保留區(qū),占堆大小的1/3，設(shè)置兩個(gè)常數(shù)min和max，分別用來(lái)表示保留區(qū)的初始大小和最大可增加到的大小。(min的值小于堆大小的1/3，max的值可以自行設(shè)置但最大值不超過(guò)堆大小的1/3)。

　　(2)為堆中的每個(gè)對(duì)象設(shè)置一個(gè)標(biāo)記位(標(biāo)記位放在一個(gè)專用數(shù)組cnt[x](x取1~8)中)以表示其是否被引用，在對(duì)象被引用時(shí)計(jì)數(shù)器就開(kāi)始動(dòng)態(tài)地統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)，記錄本塊中被引用的對(duì)象個(gè)數(shù)。

　　(3)通過(guò)比較計(jì)數(shù)器值的大小來(lái)判斷應(yīng)該掃描哪個(gè)塊，而不是利用搜索所有對(duì)象的方法。具體結(jié)構(gòu)如圖1。

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