JVM ガベージ コレクション アルゴリズムの詳細な研究: 一般的なアルゴリズムの詳細な説明

JVM ガベージ コレクション アルゴリズムの深い理解: いくつかの一般的な議論、特定のコード例が必要です

概要:
JVM (Java Virtual Machine) は Java実行中のプログラム Java バイトコード ファイルの解釈と実行を担当する仮想マシン。 JVM ガベージ コレクション アルゴリズムはメモリ管理の重要な部分であり、プログラムのパフォーマンスとリソース使用率を向上させるために、使用されなくなったメモリ領域を自動的に再利用する役割を果たします。この記事では、いくつかの一般的な JVM ガベージ コレクション アルゴリズムを詳しく説明し、具体的なコード例を示します。

1. マーク アンド スイープ アルゴリズム (マーク アンド スイープ)
マーク スイープ アルゴリズムは、最も初期の最も基本的なガベージ コレクション アルゴリズムの 1 つです。その実装のアイデアは、ルート ノード (通常はグローバル変数またはスタック フレーム内の参照) から開始し、オブジェクト グラフ全体を再帰的に走査し、すべてのアクティブなオブジェクトをマークし、マークされていないオブジェクトをクリアすることです。以下は、マーククリア アルゴリズムのコード例です。

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);
    }
}

マーククリア アルゴリズムの利点は、使用されなくなったメモリを正確にリサイクルできることですが、主な欠点が 2 つあります。リサイクル後に大量のメモリが残る 不連続なメモリの断片化によりメモリ使用率が低下する、第 2 に、マーキングとクリアのプロセスに大量のコンピューティング リソースが必要になる。

2. コピーアルゴリズム (Copying)
コピーアルゴリズムは、マーククリアアルゴリズムによるメモリ断片化問題を解決するために提案されたガベージコレクションアルゴリズムです。コピー アルゴリズムは、メモリ空間を From 領域と To 領域の 2 つの領域に分割します。 From 領域がいっぱいになったら、アクティブなオブジェクトを To 領域にコピーし、From 領域内の複製されていないオブジェクトをすべてクリアします。以下は、コピー アルゴリズムのコード例です。

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);
    }
}

コピー アルゴリズムの利点は、メモリの断片化を排除し、メモリ使用率を向上させることですが、欠点は、同じ領域を連続的に必要とすることです。サイズはオブジェクトをコピーするためのメモリ空間として使用されるため、メモリ空間の半分が無駄になります。

3. Mark-Compact アルゴリズム (Mark および Compact)
Mark-Compact アルゴリズムは Mark-Clear アルゴリズムの改良版であり、その主な目的はメモリの断片化を排除することです。マークコンパクト アルゴリズムは、まずアクティブなオブジェクトをマークして一方の端に移動し、次に残りのマークされていないメモリ領域をクリアします。以下は、mark-compact アルゴリズムのコード例です。

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);
    }
}

mark-compact アルゴリズムの利点は、メモリの断片化を排除できることですが、欠点は、ライブ オブジェクトを移動するために追加の処理ステップが必要なことです。それにより、アルゴリズムの複雑さとオーバーヘッドが増加します。

概要:
この記事では、いくつかの一般的な JVM ガベージ コレクション アルゴリズムについて詳しく説明し、具体的なコード例を示します。各アルゴリズムには長所と短所があり、特定のアプリケーション シナリオに従って適切なガベージ コレクション アルゴリズムを選択する必要があります。この記事の紹介を通じて、読者の皆様が JVM ガベージ コレクション アルゴリズムについてより深く理解し、実際の開発に適用できることを願っています。

以上がJVM ガベージ コレクション アルゴリズムの詳細な研究: 一般的なアルゴリズムの詳細な説明の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。