Étude approfondie des algorithmes de garbage collection JVM : description détaillée des algorithmes courants

Compréhension approfondie de l'algorithme de récupération de place JVM : plusieurs discussions courantes nécessitent des exemples de code spécifiques

Présentation :
JVM (Java Virtual Machine) est une machine virtuelle qui exécute des programmes Java et est responsable de l'interprétation et de l'exécution des fichiers de bytecode Java. . L'algorithme de récupération de place JVM est un élément important de la gestion de la mémoire. Il est chargé de récupérer automatiquement l'espace mémoire qui n'est plus utilisé pour améliorer les performances du programme et l'utilisation des ressources. Dans cet article, nous examinerons en profondeur plusieurs algorithmes courants de récupération de place JVM et fournirons des exemples de code spécifiques.

1. Algorithme de marquage et de balayage (Mark and Sweep)
L'algorithme de marquage et de balayage est l'un des algorithmes de collecte des ordures les plus anciens et les plus basiques. Son idée d'implémentation est de partir du nœud racine (généralement une variable globale ou une référence dans un cadre de pile), de parcourir de manière récursive l'intégralité du graphe d'objets, de marquer tous les objets actifs, puis d'effacer les objets non marqués. Voici un exemple de code de l'algorithme de balayage de marquage :

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);
    }
}

L'avantage de l'algorithme de balayage de marquage est qu'il peut recycler avec précision la mémoire qui n'est plus utilisée, mais il présente deux inconvénients principaux : Premièrement, une grande quantité de une mémoire discontinue sera laissée après le recyclage. La fragmentation conduit à une faible utilisation de la mémoire ; deuxièmement, le processus de marquage et d'effacement nécessite une grande quantité de ressources informatiques.

2. Algorithme de copie (Copie)
L'algorithme de copie est un algorithme de récupération de place proposé pour résoudre le problème de fragmentation de la mémoire causé par l'algorithme d'effacement des marques. L'algorithme de copie divise l'espace mémoire en deux zones : la zone De et la zone Vers. Lorsque la zone De est pleine, copiez les objets actifs dans la zone Vers et effacez tous les objets non répliqués dans la zone De. Voici un exemple de code de l'algorithme de copie :

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);
    }
}

L'avantage de l'algorithme de copie est qu'il élimine la fragmentation de la mémoire et améliore l'utilisation de la mémoire, mais son inconvénient est qu'il nécessite une zone continue de la même taille que la mémoire. espace pour copier des objets, gaspillant ainsi la moitié de l’espace mémoire.

3. Algorithme Mark-Compact (Mark et Compact)
L'algorithme Mark-Compact est une version améliorée de l'algorithme Mark-Sweep, et son objectif principal est d'éliminer la fragmentation de la mémoire. L'algorithme mark-compact marque d'abord les objets actifs et les déplace vers une extrémité, puis efface l'espace mémoire non marqué restant. Voici un exemple de code pour l'algorithme mark-and-compact :

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);
    }
}

L'avantage de l'algorithme mark-compact est qu'il élimine la fragmentation de la mémoire, mais son inconvénient est qu'il nécessite des étapes de traitement supplémentaires pour déplacer les objets vivants, ce qui augmente la complexité et surcharge de l’algorithme.

Résumé :
Cet article fournit une compréhension approfondie de plusieurs algorithmes courants de récupération de place JVM et fournit des exemples de code spécifiques. Chaque algorithme a ses avantages et ses inconvénients, et l'algorithme de garbage collection approprié doit être sélectionné en fonction du scénario d'application spécifique. J'espère que les lecteurs pourront avoir une compréhension plus approfondie de l'algorithme de récupération de place JVM grâce à l'introduction de cet article et pourront l'appliquer dans le développement réel.

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