Eingehende Untersuchung der JVM-Garbage-Collection-Algorithmen: Detaillierte Beschreibung gängiger Algorithmen

Umfassendes Verständnis des JVM-Garbage-Collection-Algorithmus: Mehrere gängige Diskussionen erfordern spezifische Codebeispiele

Übersicht:
JVM (Java Virtual Machine) ist eine virtuelle Maschine, die Java-Programme ausführt und für die Interpretation und Ausführung von Java-Bytecodedateien verantwortlich ist . Der JVM-Garbage-Collection-Algorithmus ist ein wichtiger Bestandteil der Speicherverwaltung. Er ist für die automatische Rückgewinnung nicht mehr genutzten Speicherplatzes verantwortlich, um die Programmleistung und Ressourcennutzung zu verbessern. In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf mehrere gängige JVM-Garbage-Collection-Algorithmen und stellen spezifische Codebeispiele bereit.

1. Mark- und Sweep-Algorithmus (Mark and Sweep)
Der Mark-Sweep-Algorithmus ist einer der frühesten und grundlegendsten Garbage-Collection-Algorithmen. Die Idee seiner Implementierung besteht darin, vom Wurzelknoten (normalerweise einer globalen Variablen oder einer Referenz in einem Stapelrahmen) auszugehen, den gesamten Objektgraphen rekursiv zu durchlaufen, alle aktiven Objekte zu markieren und dann nicht markierte Objekte zu löschen. Das Folgende ist ein Codebeispiel des Mark-Sweep-Algorithmus:

class GCObject {
    private boolean marked = false;
    // ...
}

class GarbageCollector {
    public static void mark(GCObject object) {
        if (object.isMarked()) {
            return;
        }
        object.setMarked(true);
        // 标记相邻引用的对象
    }
    
    public static void sweep(List<GCObject> objects) {
        for (GCObject object : objects) {
            if (!object.isMarked()) {
                objects.remove(object);
            } else {
                object.setMarked(false);
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象并设置引用
        GCObject object1 = new GCObject();
        GCObject object2 = new GCObject();
        object1.setReference(object2);

        // 执行垃圾回收
        List<GCObject> objects = new ArrayList<>();
        objects.add(object1);
        objects.add(object2);
        mark(object1);
        mark(object2);
        sweep(objects);
    }
}

Der Vorteil des Mark-Sweep-Algorithmus besteht darin, dass er nicht mehr verwendeten Speicher genau wiederverwenden kann, aber er hat zwei Hauptnachteile: Erstens eine große Menge Diskontinuierlicher Speicher bleibt nach dem Recycling übrig. Die Fragmentierung führt zu einer geringen Speicherauslastung. Zweitens erfordert der Markierungs- und Löschvorgang eine große Menge an Rechenressourcen.

2. Kopieralgorithmus (Kopieren)
Der Kopieralgorithmus ist ein Garbage-Collection-Algorithmus, der vorgeschlagen wird, um das durch den Mark-Clear-Algorithmus verursachte Speicherfragmentierungsproblem zu lösen. Der Kopieralgorithmus unterteilt den Speicherplatz in zwei Bereiche: Von-Bereich und Bis-Bereich. Wenn der Von-Bereich voll ist, kopieren Sie die aktiven Objekte in den Bis-Bereich und löschen Sie alle nicht replizierten Objekte im Von-Bereich. Das Folgende ist ein Codebeispiel des Kopieralgorithmus:

class GCObject {
    // ...
}

class GarbageCollector {
    public static void copy(List<GCObject> objects, int sizeFrom, int sizeTo) {
        List<GCObject> newObjects = new ArrayList<>();
        for (GCObject object : objects) {
            GCObject newObject = object.copyTo(sizeTo);
            newObjects.add(newObject);
        }
        objects.clear();
        objects.addAll(newObjects);
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象并设置引用
        GCObject object1 = new GCObject();
        GCObject object2 = new GCObject();
        object1.setReference(object2);

        // 执行垃圾回收
        List<GCObject> objects = new ArrayList<>();
        objects.add(object1);
        objects.add(object2);
        copy(objects, objects.size(), objects.size() * 2);
    }
}

Der Vorteil des Kopieralgorithmus besteht darin, dass er die Speicherfragmentierung beseitigt und die Speichernutzung verbessert. Sein Nachteil besteht jedoch darin, dass er einen kontinuierlichen Bereich mit der gleichen Größe wie der Speicher erfordert Platz zum Kopieren von Objekten, wodurch die Hälfte des Speicherplatzes verschwendet wird.

3. Mark-Compact-Algorithmus (Mark und Compact)
Der Mark-Compact-Algorithmus ist eine verbesserte Version des Mark-Sweep-Algorithmus und sein Hauptziel besteht darin, Speicherfragmentierung zu beseitigen. Der Mark-Compact-Algorithmus markiert zunächst aktive Objekte, verschiebt sie an ein Ende und löscht dann den verbleibenden nicht markierten Speicherplatz. Hier ist ein Codebeispiel für den Mark-and-Compact-Algorithmus:

class GCObject {
    private boolean marked = false;
    // ...
}

class GarbageCollector {
    public static void mark(GCObject object) {
        if (object.isMarked()) {
            return;
        }
        object.setMarked(true);
        // 标记相邻引用的对象
    }
    
    public static void compact(List<GCObject> objects) {
        int index = 0;
        for (GCObject object : objects) {
            if (object.isMarked()) {
                swap(objects, index++);
            }
        }
        for (int i = objects.size() - 1; i >= index; i--) {
            objects.remove(i);
        }
    }
    
    public static void swap(List<GCObject> objects, int index) {
        // 交换对象位置
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象并设置引用
        GCObject object1 = new GCObject();
        GCObject object2 = new GCObject();
        object1.setReference(object2);

        // 执行垃圾回收
        List<GCObject> objects = new ArrayList<>();
        objects.add(object1);
        objects.add(object2);
        mark(object1);
        mark(object2);
        compact(objects);
    }
}

Der Vorteil des Mark-Compact-Algorithmus besteht darin, dass er die Speicherfragmentierung eliminiert. Sein Nachteil besteht jedoch darin, dass zum Verschieben lebender Objekte zusätzliche Verarbeitungsschritte erforderlich sind, was die Speicherfragmentierung eliminiert Komplexität und Overhead des Algorithmus.

Zusammenfassung:
Dieser Artikel bietet ein detailliertes Verständnis mehrerer gängiger JVM-Garbage-Collection-Algorithmen und stellt spezifische Codebeispiele bereit. Jeder Algorithmus hat seine Vor- und Nachteile, und der geeignete Garbage-Collection-Algorithmus sollte entsprechend dem jeweiligen Anwendungsszenario ausgewählt werden. Ich hoffe, dass die Leser durch die Einführung dieses Artikels ein tieferes Verständnis des JVM-Garbage-Collection-Algorithmus erlangen und ihn in der tatsächlichen Entwicklung anwenden können.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEingehende Untersuchung der JVM-Garbage-Collection-Algorithmen: Detaillierte Beschreibung gängiger Algorithmen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!