Invest-currency.ru

Как обезопасить себя в кризис?
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает сборщик мусора java

Сборщик мусора Garbage Collection

Чтобы понять, как работает сборщик мусора Garbage Collection, необходимо иметь представление о распределении памяти в JVM (Java Virtual Machine). Данная статья не претендует на то, чтобы покрыть весь объем знаний о распределении памяти в JVM и описании Garbage Collection, поскольку он слишком огромен. Да, к тому же, об этом достаточно информации уже имеется в Сети, чтобы желающие могли докапаться до ее глубин. Но, думаю, данной статьи будет достаточно, чтобы иметь представление о том, как JVM работает с памятью java-приложения.

Респределение памяти в JVM

Для рассмотрения вопроса распределения памяти JVM будем использовать широко распространенную виртуальную машину для Windows от Oracle HotSpot JVM (раньше был от Sun). Другие виртуальные машины (из комплекта WebLogic или open source JVM из Linux) работают с памятью по похожей на HotSpot схеме. Возможности адресации памяти, предоставляемые архитектурой ОС, зависят от разрядности процессора, определяющего общий диапазон емкости памяти. Так, например, 32-х разрядный процессор обеспечивает диапазон адресации 2 32 , то есть 4 ГБ. Диапазон адресации для 64-разрядного процессора (2 64 ) составляет 16 экзабайт.

Разделение памяти JVM

Память процесса делится на Stack (стек) и Heap (куча) и включает 5 областей :

  • Stack
    • Permanent Generation — используемая JVM память для хранения метаинформации; классы, методы и т.п.
    • Code Cache — используемая JVM память при включенной JIT-компиляции; в этой области памяти кешируется скомпилированный платформенно-зависимый код.
  • Heap
    • Eden Space — в этой области выделяется память под все создаваемые программой объекты. Жизненный цикл большей части объектов, к которым относятся итераторы, объекты внутри методов и т.п., недолгий.
    • Survivor Space — здесь хранятся перемещенные из Eden Space объекты после первой сборки мусора. Объекты, пережившие несколько сборок мусора, перемещаются в следующую сборку Tenured Generation.
    • Tenured Generation хранит долгоживущие объекты. Когда данная область памяти заполняется, выполняется полная сборка мусора (full, major collection).

Permanent Generation

Область памяти Permanent Generation используется виртуальной машиной JVM для хранения необходимых для управления программой данных, в том числе метаданные о созданных объектах. При каждом создании объекта JVM будет сохранять некоторый набор данных об объекте в области Permanent Generation. Соответственно, чем больше создается в программе объектов, тем больше требуется «пространства» в Permanent Generation.

Размер Permanent Generation можно задать двумя параметрами виртуальной машины JVM :

  • -XX:PermSize – минимальный размер выделяемой памяти для Permanent Generation;
  • -XX:MaxPermSize – максимальный размер выделяемой памяти для Permanent Generation.

Для «больших» Java-приложений можно при запуске определить одинаковые значения данных параметров, чтобы Permanent Generation была создана с максимальным размером. Это может увеличить производительность, поскольку динамическое изменение размера Permanent Generation является «дорогостоящей» (трудоёмкой) операцией. Определение одинаковых значений этих параметров может избавить JVM от выполнения дополнительных операций, связанных с проверкой необходимости изменения размера Permanent Generation.

Область памяти Heap

Куча Heap является основным сегментом памяти, где хранятся создаваемые объекты. Heap делится на два подсегмента : Tenured (Old) Generation и New Generation. New Generation в свою очередь делится на Eden Space и Survivor.

При создании нового объекта, когда используется оператор ‘new’, например byte[] data = new byte[1024], этот объект создаётся в сегменте Eden Space. Кроме, собственно данных для массива байт, создается также ссылка (указатель) на эти данные. Если места в сегменте Eden Space уже нет, то JVM выполняет сборку мусора. При сборке мусора объекты, на которые имеются ссылки, не удаляются, а перемещаются из одной области в другую. Так, объекты со ссылками перемещаются из Eden Space в Survivor Space, а объекты без ссылок удаляются.

Если количество используемой Eden Space памяти превышает некоторый заданный объем, то Garbage Collection может выполнить быструю (minor collection) сборку мусора. По сравнению с полной сборкой мусора данный процесс занимает немного времени, и затрагивает только область Eden Space — устаревшие объекты без ссылок удаляются, а выжившие перемещаются в область Survivor Space.

Размер сегмента Heap можно определить двумя параметрами : Xms (минимум) и -Xmx (максимум).

В чем отличие между сегментами Stack и Heap?

  • Heap (куча) используется всеми частями приложения, а Stack используется только одним потоком исполнения программы.
  • Новый объект создается в Heap, а в памяти Stack’a размещается ссылка на него. В памяти стека также размещаются локальные переменные примитивных типов.
  • Объекты в куче доступны из любого места программы, в то время, как стековая память не доступна для других потоков.
  • Если память стека полностью занята, то Java Runtime вызывает исключение java.lang.StackOverflowError, а если память кучи заполнена, то вызывается исключение java.lang.OutOfMemoryError: Java Heap Space.
  • Размер памяти стека, как правило, намного меньше памяти в куче. Из-за простоты распределения памяти (LIFO), стековая память работает намного быстрее кучи.

Garbage Collector

Сборщик мусора Garbage Collector выполняет всего две задачи, связанные с поиском мусора и его очисткой. Для обнаружения мусора существует два подхода :

  • Reference counting – учет ссылок;
  • Tracing – трассировка.

Reference counting

Суть подхода «Reference counting» связана с тем, что каждый объект имеет счетчик, который хранит информацию о количестве указывающих на него ссылок. При уничтожении ссылки счетчик уменьшается. При нулевом значении счетчика объект можно считать мусором.

Главным недостатком данного подхода является сложность обеспечения точности счетчика и «невозможность» выявлять циклические зависимости. Так, например, два объекта могут ссылаться друг на друга, но ни на один из них нет внешней ссылки. Это сопровождается утечками памяти. В этой связи данный подход не получил распространения.

Tracing

Главная идея «Tracing» связана с тем, что до «живого» объекта можно добраться из корневых точек (GC Root). Всё, что доступно из «живого» объекта, также является «живым». Если представить все объекты и ссылки между ними как дерево, то необходимо пройти от корневых узлов GC Roots по всем узлам. При этом узлы, до которых нельзя добраться, являются мусором.

Данный подход, обеспечивающий выявление циклических ссылок, используется в виртуальной машине HotSpot VM. Теперь, осталось понять, а что представляет из себя корневая точка (GC Root)? «Источники» говорят, что существуют следующие типы корневых точек :

  • Основной Java поток.
  • Локальные переменные в основном методе.
  • Статические переменные основного класса.

Таким образом, простое java-приложение будет иметь следующие корневые точки:

  • Параметры main метода и локальные переменные внутри main метода.
  • Поток, который выполняет main.
  • Статические переменные основного класса, внутри которого находится main метод.

Очистка памяти

Имеется несколько подходов к очистке памяти, которые в совокупности определяют принцип функционирования Garbage Collection.

Copying collectors

При использовании «Copying collectors» область памяти делится на две части : в одной части размещаются объекты, а вторая часть остается чистой. На время очистки мусора приложение останавливает работу и запускается сборщик мусора, который находит в первой области объекты со ссылками и переносит их во вторую (чистую) область. После этого, первая область очищается от оставшихся там объектов без ссылок, и области меняются местами.

Главным достоинством данного подхода является плотное заполнение памяти. Недостатком «Copying collectors» является необходимость остановки приложения и размеры двух частей памяти должны быть одинаковыми на случай, когда все объекты остаются «живыми».

Данный подход в чистом виде в HotSpot VM не используется.

Mark-and-sweep

При использовании «mark-and-sweep» все объекты размещаются в одном сегменте памяти. Сборка мусора также приостанавливает приложение, и Garbage Collection проходит по дереву объектов, помечая занятые ими области памяти, как «живые». После этого, все не помеченные участки памяти сохраняются в «free list», в которой будут, после завершения сборки мусора, размещаться новые объекты.

К недостаткам данного подхода следует отнести необходимость приостановки приложения. Кроме этого, время сборки мусора, как и время приостановки приложения, зависит от размера памяти. Память становится «решетчатой», и, если не применить «уплотнение», то память будет использоваться неэффективно.

Данный подход также в чистом виде в HotSpot VM не используется.

Generational Garbage Collection

JVM HotSpot использует алгоритм сборки мусора типа «Generational Garbage Collection», который позволяет применять разные модули для разных этапов сборки мусора. Всего в HotSpot реализовано четыре сборщика мусора :

  • Serial Garbage Collection
  • Parallel Garbage Collection
  • CMS Garbage Collection
  • G1 Garbage Collection

Serial Garbage Collection относится к одним из первых сборщиков мусора в HotSpot VM. Во время работы этого сборщика приложение приостанавливается и возобновляет работу только после прекращения сборки мусора. В Serial Garbage Collection область памяти делится на две части («young generation» и «old generation»), для которых выполняются два типа сборки мусора :

  • minor GC – частый и быстрый c областью памяти «young generation»;
  • mark-sweep-compact – редкий и более длительный c областью памяти «old generation».
Читать еще:  Сборка и покраска моделей танков

Область памяти «young generation», представленная на следующем рисунке, разделена на две части, одна из которых Survior также разделена на 2 части (From, To).

Алгоритм работы minor GC

Алгоритм работы minor GC очень похож на описанный выше «Copying collectors». Отличие связано с дополнительным использованием области памяти «Eden». Очистка мусора выполняется в несколько шагов :

  • приложение приостанавливается на начало сборки мусора;
  • «живые» объекты из Eden перемещаются в область памяти «To»;
  • «живые» объекты из «From» перемещаются в «To» или в «old generation», если они достаточно «старые»;
  • Eden и «From» очищаются от мусора;
  • «To» и «From» меняются местами;
  • приложение возобновляет работу.

В результате сборки мусора картинка области памяти изменится и будет выглядеть следующим образом :

Некоторые объекты, пережившие несколько сборок мусора в области From, переносятся в «old generation». Следует, также отметить, что и «большие живые» объекты могут также сразу же пеместиться из области Eden в «old generation» (на картинке не показаны).

Алгоритм работы mark-sweep-compact

Алгоритм «mark-sweep-compact» связяан с очисткой и уплотнением области памяти «old generation».

Принцип работы «mark-sweep-compact» похож на описанный выше «Mark-and-sweep», но добавляется процедура «уплотнения», позволяющая более эффективно использовать память. В процедуре живые объекты перемещаются в начало. Таким образом, мусор остается в конце памяти.

При работе с областью памяти используется механизм «bump-the-pointer», определяющий указатель на начало свободной памяти, в которой размещается создаваемый объект, после чего указатель смещается. В многопоточном приложении используется механизм TLAB (Thread-Local Allocation Buffers), который для каждого потока выделяет определенную область памяти.

Сборка мусора

Управление памятью в JavaScript выполняется автоматически и незаметно. Мы создаём примитивы, объекты, функции… Всё это занимает память.

Но что происходит, когда что-то больше не нужно? Как JavaScript понимает, что пора очищать память?

Достижимость

Основной концепцией управления памятью в JavaScript является принцип достижимости.

Если упростить, то «достижимые» значения – это те, которые доступны или используются. Они гарантированно находятся в памяти.

Существует базовое множество достижимых значений, которые не могут быть удалены.

  • Локальные переменные и параметры текущей функции.
  • Переменные и параметры других функций в текущей цепочке вложенных вызовов.
  • Глобальные переменные.
  • (некоторые другие внутренние значения)

Эти значения мы будем называть корнями.

Любое другое значение считается достижимым, если оно доступно из корня по ссылке или по цепочке ссылок.

Например, если в локальной переменной есть объект, и он имеет свойство, в котором хранится ссылка на другой объект, то этот объект считается достижимым. И те, на которые он ссылается, тоже достижимы. Далее вы познакомитесь с подробными примерами на эту тему.

В интерпретаторе JavaScript есть фоновый процесс, который называется сборщик мусора. Он следит за всеми объектами и удаляет те, которые стали недостижимы.

Простой пример

Вот самый простой пример:

Здесь стрелка обозначает ссылку на объект. Глобальная переменная user ссылается на объект (мы будем называть его просто «John»). В свойстве «name» объекта John хранится примитив, поэтому оно нарисовано внутри объекта.

Если перезаписать значение user , то ссылка потеряется:

Теперь объект John становится недостижимым. К нему нет доступа, на него нет ссылок. Сборщик мусора удалит эти данные и освободит память.

Две ссылки

Представим, что мы скопировали ссылку из user в admin :

Теперь, если мы сделаем то же самое:

…то объект John всё ещё достижим через глобальную переменную admin , поэтому он находится в памяти. Если бы мы также перезаписали admin , то John был бы удалён.

Взаимосвязанные объекты

Теперь более сложный пример. Семья:

Функция marry «женит» два объекта, давая им ссылки друг на друга, и возвращает новый объект, содержащий ссылки на два предыдущих.

В результате получаем такую структуру памяти:

На данный момент все объекты достижимы.

Теперь удалим две ссылки:

Недостаточно удалить только одну из этих ссылок, потому что все объекты останутся достижимыми.

Но если мы удалим обе, то увидим, что у объекта John больше нет входящих ссылок:

Исходящие ссылки не имеют значения. Только входящие ссылки могут сделать объект достижимым. Объект John теперь недостижим и будет удалён из памяти со всеми своими данными, которые также стали недоступны.

После сборки мусора:

Недостижимый «остров»

Вполне возможна ситуация, при которой целый «остров» связанных объектов может стать недостижимым и удалится из памяти.

Возьмём объект family из примера выше. А затем:

Структура в памяти теперь станет такой:

Этот пример демонстрирует, насколько важна концепция достижимости.

Объекты John и Ann всё ещё связаны, оба имеют входящие ссылки, но этого недостаточно.

У объекта family больше нет ссылки от корня, поэтому весь «остров» становится недостижимым и будет удалён.

Внутренние алгоритмы

Основной алгоритм сборки мусора – «алгоритм пометок» (англ. «mark-and-sweep»).

Согласно этому алгоритму, сборщик мусора регулярно выполняет следующие шаги:

  • Сборщик мусора «помечает» (запоминает) все корневые объекты.
  • Затем он идёт по их ссылкам и помечает все найденные объекты.
  • Затем он идёт по ссылкам помеченных объектов и помечает объекты, на которые есть ссылка от них. Все объекты запоминаются, чтобы в будущем не посещать один и тот же объект дважды.
  • …И так далее, пока не будут посещены все ссылки (достижимые от корней).
  • Все непомеченные объекты удаляются.

Например, пусть наша структура объектов выглядит так:

Явно виден «недостижимый остров» справа. Теперь посмотрим, как будет работать «алгоритм пометок» сборщика мусора.

На первом шаге помечаются корни:

Затем помечаются объекты по их ссылкам:

…а затем объекты по их ссылкам и так далее, пока это вообще возможно:

Теперь объекты, до которых не удалось дойти от корней, считаются недостижимыми и будут удалены:

Это и есть принцип работы сборки мусора.

Интерпретаторы JavaScript применяют множество оптимизаций, чтобы сборка мусора работала быстрее и не влияла на производительность.

Вот некоторые из оптимизаций:

  • Сборка по поколениям (Generational collection) – объекты делятся на «новые» и «старые». Многие объекты появляются, выполняют свою задачу и быстро умирают, их можно удалять более агрессивно. Те, которые живут достаточно долго, становятся «старыми» и проверяются реже.
  • Инкрементальная сборка (Incremental collection) – если объектов много, то обход всех ссылок и пометка достижимых объектов может занять значительное время и привести к видимым задержкам выполнения скрипта. Поэтому интерпретатор пытается организовать сборку мусора поэтапно. Этапы выполняются по отдельности один за другим. Это требует дополнительного учёта для отслеживания изменений между этапами, но зато теперь у нас есть много крошечных задержек вместо одной большой.
  • Сборка в свободное время (Idle-time collection) – чтобы уменьшить возможное влияние на производительность, сборщик мусора старается работать только во время простоя процессора.

Существуют и другие способы оптимизации и разновидности алгоритмов сборки мусора. Но как бы мне ни хотелось описать их здесь, я должен воздержаться от этого, потому что разные интерпретаторы JavaScript применяют разные приёмы и хитрости. И, что более важно, всё меняется по мере развития интерпретаторов, поэтому углубляться в эту тему заранее, без реальной необходимости, вероятно, не стоит. Если, конечно, это не вопрос чистого интереса, тогда для вас будут полезны некоторые ссылки ниже.

Итого

Главное из того, что мы узнали:

  • Сборка мусора выполняется автоматически. Мы не можем ускорить или предотвратить её.
  • Объекты сохраняются в памяти, пока они достижимы.
  • Наличие ссылки не гарантирует, что объект достижим (от корня): несколько взаимосвязанных объектов могут стать недостижимыми как единое целое.

Современные интерпретаторы реализуют передовые алгоритмы сборки мусора.

Некоторые из них освещены в книге «The Garbage Collection Handbook: The Art of Automatic Memory Management» (R. Jones и др.).

Если вы знакомы с низкоуровневым программированием, то более подробная информация о сборщике мусора интерпретатора V8 находится в статье A tour of V8: Garbage Collection.

Также в блоге интерпретатора V8 время от времени публикуются статьи об изменениях в управлении памятью. Разумеется, чтобы изучить сборку мусора, вам необходимо понимать, как устроен внутри интерпретатор V8 в целом. Об этом вы можете почитать в блоге Вячеслава Егорова, одного из инженеров, разрабатывавших V8. Я говорю про «V8», потому что он лучше всего освещён статьями в интернете. В других интерпретаторах многие подходы схожи, но сборка мусора во многих аспектах отличается.

Читать еще:  Скачать бесплатно сборник драйверов

Глубокое понимание работы интерпретаторов необходимо, когда вам нужны низкоуровневые оптимизации. Было бы разумно запланировать их изучение как следующий шаг после освоения языка.

Сборка мусора на Java

Вступление

  • В C / C ++ программист отвечает как за создание, так и за уничтожение объектов. Обычно программист пренебрегает уничтожением ненужных объектов. Из-за этой небрежности в определенный момент для создания новых объектов может быть недоступно достаточное количество памяти, и вся программа будет аварийно завершать работу, вызывая OutOfMemoryErrors .
  • Но в Java программисту не нужно заботиться обо всех тех объектах, которые больше не используются. Сборщик мусора уничтожает эти объекты.
  • Сборщик мусора — лучший пример потока Daemon, поскольку он всегда работает в фоновом режиме.
  • Основная цель сборщика мусора — освободить кучу памяти, уничтожив недоступные объекты .

Важные условия:

    Недоступные объекты: объект считается недоступным, если он не содержит ссылок на него. Также обратите внимание, что объекты, которые являются частью острова изоляции , также недоступны.

  • Право на сборку мусора: говорят, что объект имеет право на GC (сборку мусора), если он недоступен. На изображении выше, после того как я = ноль; Целочисленный объект 4 в области кучи подходит для сборки мусора.
  • Способы сделать объект пригодным для GC

    • Хотя программист не несет ответственности за уничтожение бесполезных объектов, но настоятельно рекомендуется сделать объект недоступным (таким образом, пригодным для GC), если он больше не требуется.
    • Как правило, существует четыре различных способа сделать объект пригодным для сборки мусора.
      1. Обнулить ссылочную переменную
      2. Переназначение ссылочной переменной
      3. Объект создан внутри метода
      4. Остров изоляции

    Все вышеперечисленные способы с примерами обсуждаются в отдельной статье: Как сделать объект пригодным для сборки мусора

    Способы запроса JVM для запуска сборщика мусора

    • После того, как мы сделали объект пригодным для сбора мусора, он не может немедленно уничтожиться сборщиком мусора. Всякий раз, когда JVM запускает программу Garbage Collector, будет уничтожен только объект. Но когда JVM запускает сборщик мусора, мы не можем ожидать.
    • Мы также можем попросить JVM запустить сборщик мусора. Есть два способа сделать это:
      1. Использование метода System.gc () : системный класс содержит статический метод gc () для запроса JVM на запуск сборщика мусора.
      2. Использование метода Runtime.getRuntime (). Gc () : класс времени выполнения позволяет приложению взаимодействовать с JVM, в которой выполняется приложение. Следовательно, используя его метод gc (), мы можем запросить JVM запустить сборщик мусора.

    // Java-программа для демонстрации запроса
    // JVM для запуска сборщика мусора

    public class Test

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException

    Test t1 = new Test();

    Test t2 = new Test();

    // Обнуляем ссылочную переменную

    // запрашиваем JVM для запуска сборщика мусора

    // Обнуляем ссылочную переменную

    // запрашиваем JVM для запуска сборщика мусора

    // метод finalize вызывается для объекта один раз

    // перед сборкой мусора

    protected void finalize() throws Throwable

    System.out.println( «Garbage collector called» );

    System.out.println( «Object garbage collected : » + this );

    Замечания :

    1. Нет никаких гарантий, что любой из двух вышеуказанных методов обязательно запустит сборщик мусора.
    2. Вызов System.gc () фактически эквивалентен вызову: Runtime.getRuntime (). Gc ()

    завершение

    • Непосредственно перед уничтожением объекта сборщик мусора вызывает метод finalize () для объекта для выполнения действий по очистке. После завершения метода finalize () сборщик мусора уничтожает этот объект.
    • Метод finalize () присутствует в классе Object со следующим прототипом.

    На основании нашего требования мы можем переопределить метод finalize () для выполнения наших действий по очистке, таких как закрытие соединения с базой данных.

    Замечания :

    1. Метод finalize () вызывается сборщиком мусора, а не JVM . Хотя Сборщик мусора является одним из модулей JVM.
    2. Метод класса объектаfinalize () имеет пустую реализацию, поэтому рекомендуется переопределить метод finalize () для удаления системных ресурсов или другой очистки.
    3. Метод finalize () никогда не вызывается более одного раза для любого данного объекта.
    4. Если с помощью метода finalize () генерируется неперехваченное исключение, оно игнорируется, и завершение этого объекта завершается.

    Давайте возьмем реальный пример, где мы используем концепцию сборщика мусора.

    Предположим, вы идете на стажировку в GeeksForGeeks, и вам предложили написать программу для подсчета количества сотрудников, работающих в компании (исключая стажеров). Чтобы создать эту программу, вы должны использовать концепцию сборщика мусора.
    Это реальное задание, которое вам дали в компании: —

    В. Напишите программу для создания класса с именем Employee, имеющего следующие члены данных.
    1. Идентификатор для хранения уникального идентификатора, присвоенного каждому сотруднику.
    2. Имя работника.
    3. возраст работника.

    Также предоставьте следующие методы:

    1. Параметризованный конструктор для инициализации имени и возраста. Идентификатор должен быть инициализирован в этом конструкторе.
    2. Метод show () для отображения идентификатора, имени и возраста.
    3. Метод showNextId () для отображения идентификатора следующего сотрудника.

    Теперь любой новичок, который не имеет знаний о сборщике мусора, будет кодировать так:

    // Программа для подсчета числа
    // сотрудников работающих
    // в компании

    private String name;

    private int age;

    private static int nextId= 1 ;

    // это сделано статическим, потому что это

    // это общее для всех и

    // общий для всех объектов

    public Employee(String name, int age)

    this .name = name;

    this .ID = nextId++;

    public void show()

    ( «Id=» +ID+ «nName=» +name+ «nAge=» +age);

    public void showNextId()

    ( «Next employee id will be=» +nextId);

    public static void main(String []args)

    Employee E= new Employee( «GFG1» , 56 );

    Employee F= new Employee( «GFG2» , 45 );

    Employee G= new Employee( «GFG3» , 25 );

    // все эти интерны.

    Employee X= new Employee( «GFG4» , 23 );

    Employee Y= new Employee( «GFG5» , 21 );

    // После противостояния этой скобке X и Y

    // будет удален. Поэтому

    // теперь он должен показывать nextId как 4.

    E.showNextId(); // Вывод этой строки

    // должно быть 4, но это даст 6 как вывод.

    Теперь, чтобы получить правильный вывод:
    Теперь сборщик мусора (gc) увидит 2 свободных объекта. Теперь, чтобы уменьшить значение nextId, gc (сборщик мусора) будет вызывать метод finalize () только тогда, когда мы, программисты, переопределим его в нашем классе. И, как упоминалось ранее, мы должны запросить gc (сборщик мусора), и для этого мы должны написать следующие 3 шага, прежде чем закрывать фигурную скобку подблока.

    1. Установить ссылки на нуль (то есть X = Y = ноль;)
    2. Call, System.gc ();
    3. Вызов, System.runFinalization ();

    Теперь правильный код для подсчета количества сотрудников (без учета стажеров)

    // Правильный код для подсчета числа
    // сотрудников без стажеров

    private String name;

    private int age;

    private static int nextId= 1 ;

    // это сделано статическим, потому что это

    // это общее для всех и

    // общий для всех объектов

    public Employee(String name, int age)

    this .name = name;

    this .ID = nextId++;

    public void show()

    ( «Id=» +ID+ «nName=» +name+ «nAge=» +age);

    public void showNextId()

    ( «Next employee id will be=» +nextId);

    protected void finalize()

    // gc вызовет finalize ()

    // 2 раза для 2 объектов.

    // это закрывающая скобка класса Employee

    Сборка мусора Java механизм работы

    Объекты создаются посредством оператора new, но в языке Java нет соответствующего оператора, подобного delete в C++, который предназначен для принудительного удаления ранее созданных объектов и освобождения занимаемой ими памяти. Закончив работу с объектом, вы просто перестаете на него ссылаться — достаточно присвоить переменной ссылку на другой объект или значение null либо прекратить выполнение метода, чтобы его локальные переменные завершили свое существование естественным образом. Объекты, ссылки на которые отсутствуют, принято называть мусором (garbage), а процесс отыскания и уничтожения таких объектов — сборкой мусора (garbage collection).

    Виртуальная машина Java, применяя механизм сборки мусора, гарантирует, что любой объект, обладающий ссылками, остается в памяти — все объекты, которые недостижимы из выполняемого кода ввиду отсутствия ссылок на них, удаляются с высвобождением отведенной для них памяти. Точнее говоря, объект не попадает в сферу действия процесса сборки мусора, если он достижим посредством цепочки ссылок, начиная с корневой (root) ссылки, т.е. ссылки, непосредственно существующей в выполняемом коде.

    Если объект недостижим из любого фрагмента выполняемого кода, участок памяти, который ему отведен, может быть использован заново. Мы говорим «может быть» по той причине, что память освобождается сборщиком мусора по его собственному «усмотрению» и обычно только в тех случаях, когда для дальнейшей работы программы необходим фрагмент свободной памяти большего размера, нежели тот, который имеется в распоряжении виртуальной машины в данный момент, либо если сборщик мусора «предвидит» потенциальную нехватку памяти в ближайшем будущем. Программа может (часто именно так и происходит) завершить работу, не исчерпав ресурсов свободной памяти или даже не приблизившись к этой черте, и поэтому ей так и не потребуются «услуги» сборщика мусора. Объект считается «более недостижимым», если ни одна из переменных в коде, выполняемом в данный момент, не содержит ссылок на него либо цепочка ссылок, которая могла бы связать объект с некоторой переменной программы, обрывается.

    Наличие сборщика мусора означает, что программисту не нужно заботиться о том, как избежать появления висящих ссылок (dangling references). В системах, где программа осуществляет прямой контроль над процессами удаления объектов, вполне возможно удалить объект, когда ссылки на него все еще существуют. Такие ссылки становятся «висящими» в том смысле, что они указывают на те участки памяти, которые трактуются системой как свободные. Подобные участки, которые, «по мнению» системы, свободны, могут быть отведены ею для новых объектов, и старые, «висящие», ссылки теперь будут указывать на совершенно иные объекты, не имеющие никакого отношения к прежним. Такая ситуация грозит хаосом и способна привести программу к полному краху. Сборщик мусора решает эту проблему: объект, какие-либо ссылки на который существуют, никогда не будет расценен как «мусор» и удален, и поэтому занимаемый им фрагмент памяти не будет воспринят системой как свободный. Сборщик мусора позволяет избежать и опасности случайного многократного удаления одного и того же объекта, что также может грозить серьезными неприятностями.

    Мусор собирается системой без вашего вмешательства, но это не значит, что процесс не требует внимания вовсе. Необходимость создания и удаления большого количества объектов существенным образом сказывается на производительности приложений, и если быстродействие программы является важным фактором, следует тщательно обдумывать решения, связанные с созданием объектов, — это, в свою очередь, уменьшит и объем мусора, подлежащего утилизации.

    Наличие механизма сборки мусора отнюдь не означает, что для создания новых объектов памяти хватит при любых обстоятельствах: можно строить объекты, помещать их в список и делать это до тех пор, пока свободная память не будет исчерпана, а сборщик мусора так и не примется за работу, поскольку все объекты обладают ссылками. Речь идет о своеобразной утечке памяти (memory leak) (здесь мы употребляем этот термин в ином смысле, отличном от традиционного, принятого, скажем, в языках С и C++ и связанного с присваиванием ссылочной переменной другого значения и потерей связи между нею и исходным объектом — удалением таких объектов в Java как раз и занимается сборщик мусора): мы храним в списке большое число ссылок на объекты, которые нам уже не нужны. Сборщик мусора решает многие проблемы распределения памяти, но, увы, не все.

    Источник: Арнолд, Кен, Гослинг, Джеймс, Холмс, Дэвид. Язык программирования Java. 3-е изд .. : Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильяме», 2001. – 624 с. : ил. – Парал. тит. англ.

    Сборщик мусора G1 в Java 9

    Интересно, а это нормально, когда ты
    во время утренней воскресной прогулки
    заходишь на работу, включаешь компьютер
    и начинаешь писать статью в личный блог
    про сборщик мусора в Java?

    В Java 8 сборщиком мусора по умолчанию был Parallel GC, в Java 9 это изменилось. Ему на смену пришёл G1 Garbage Collector, который обеспечивает минимальное время stop-the-world (время когда сборщик мусора останавливает работу приложения).

    Сборщик мусора Garbage-First (G1) нацелен на многопроцессорные системы с большим количеством памяти. Он старается с высокой точностью достичь заданной цели по времени остановки выполнения основной программы, но при этом добиться высокой пропускной способности при небольшой потребности в настройке. G1 нацелен на баланс между задержками и пропускной способностью.

    В Java 9 сборщик мусора G1 используется по умолчанию, но вы также можете явно включить с помощью опции -XX:+UseG1GC .

    Так же как и остальные сборщики мусора G1 разбивает кучу на молодое и старое поколения. Сборка мусора происходит по большей части в молодом поколении, чтобы увеличить пропускную способность сборки, сборка в старом поколении происходит гораздо реже.

    Некоторые операции всегда выполняется в stop-the-world, чтобы увеличить пропускную способность, но некоторые операции, которые занимают большое время, например работающие со всей кучей, осуществляются параллельно с работой основного приложения. Для уменьшения времени stop-the-world сборщик мусора G1 осуществляет сборку инкрементно и параллельно с работой основного приложения. Сборщик мусора G1 собирает информацию о предыдущих сборках мусора, чтобы добиться более точного соблюдения времени stop-the-world. Например, он собирает мусор в первую очередь в тех местах, которые заполнены больше всего.

    G1 переносит живые объекты из выбранных областей памяти в новые области, тем самым упаковывая их рядом для более эффективного использования памяти. После переноса выживших объектов память, которая была занята ими до этого процесса используется для новых объектов приложения.

    Garbage-First collector — это НЕ сборщик мусора реального времени. Он пытается достичь заданного времени по stop-the-world, но это время не выдерживается для конкретной одной остановки приложения.

    Сборщик G1 разбивает кучу на регионы одинакового размера. Каждый регион может быть либо свободен, либо содержать объекты из молодого поколения, либо содержать объекты из старого поколения. Регионов достаточно много, может быть множество регионов с молодым поколением и множество регионов со старым поколением. Регионы с молодым поколением делятся на Eden и Survivor. Они осуществляют точно такую же функцию, как и в сборщике мусора Serial GC.

    Приложение всегда создаёт объекты в молодом поколении, в Eden, кроме очень больших объектов, которые сразу создаются в старом поколении.

    Паузы для сборки мусора G1 очищают место в молодых поколениях полностью, и в дополнение могут очищать место в некотором количестве старых поколоениях во время любой из пауз. Во время паузы G1 копирует объекты из выбранных регионов в другие регионы в куче. Регион, куда происходит копирование, зависит от исходного региона: молодое поколение целиком копируется в survivor и старые регионы, а объекты из старых регионов в другие старые регионы.

    Цикл сборки мусора G1

    1. Сборка только в молодом поколении (Young-only phase): Этот этап перетаскивает объекты из регионов с молодым поколением в регионы со старым поколением. Переход между сборкой только в молодом поколении и этапом освобождения памяти происходит в момент достижения определённого порога заполнения кучи, в который G1 стартует процесс пометки только молодого поколения:
      Начальная пометка (Initial Mark): Помечаются достижимые (живые) объекты в регионах со старым поколением. Этот процесс выполняется БЕЗ stop-the-world. Во время этого процесса также могут происходить сборки только в молодом поколении. После процесса начальной пометки выполняются два этапа с полной остановкой приложения (stop-the-world)..
      Повторная пометка (Remark): Завершает пометку, осуществляет выгрузку классов и глобальную обработку ссылок. Между повторной пометкой и очисткой сборщик мусора вычисляет общую информацию о живых объектах конкурентно (параллельно с работой приложения), которые будут освобождены, эта информация будет использоваться на этапе чистки.
      Чистка (Cleanup): очищает полностью пустые регионы, определяет нужен ли этап освобождения места.
    2. Освобождение места (Space-reclamation phase): Этот этап состоит из из сборки мусора, которая в дополнение к молодым регионам также перемещает живые объекты из множества старых регионов. Этап заканчивается, когда G1 решает, что дальнейшее перемещение ркегионыов не приведёт к освобожждению достаточного места, чтобы этим заниматься.

    Немного о внутренностях G1 collector

    The Initial Heap Occupancy Percent (IHOP) — это порог, после которого запускается начальная пометка. По умолчанию он определяется автоматически на основе времени, который требуется на пометку.

    Для пометки G1 использует алгоритм, называемый Snapshot-At-The-Beginning (SATB). Он делает виртуальный снапшот кучи в момент начала этапа начальной пометки, то есть считает, что все объекты, которые были живы на момент начала пометки, живы до самого конца процесса начальной пометки (Initial Mark).

    Очень большие объекты располагаются в нескольких последовательных регионах старого поколоения.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты 220 Вольт
    Adblock
    detector
    ×
    ×