Как работает сборка мусора в Java (JVM)

Процесс сборки мусора в Java

Сборка мусора в Java автоматически выделяет и освобождает память, поэтому разработчикам не нужно писать отдельную программу для управления памятью, что является одним из основных преимуществ программирования на Java. Каждый раз, когда Java-программа запускается на JVM, объекты создаются в куче (heap) и представляют собой часть памяти, предназначенную для программы. Со временем некоторые предметы больше не понадобятся. Сборщик мусора находит эти неиспользуемые объекты и удаляет их, чтобы освободить память.Сборщик мусора, оценив кучу памяти, определит, какие объекты используются, а какие нет, и удалит неиспользуемые объекты. Используемый объект или объект, на который имеется ссылка, означает, что некоторая часть вашей программы все еще поддерживает указатель на этот объект. Если объект уже не используется или, на него нет ссылок, то какая-либо часть программы на него больше не будет ссылаться. Таким образом, память, которая используется объектом, на который нет ссылки, может быть освобождена путем выполнения сборки мусора.Освобождение памяти можно описать тремя основными процессами:

1. Маркировка.
2. Обычное удаление.
3. Удаление с уплотнением.

Маркировка — это процесс идентификации частей памяти, которые используются и не используются сборщиком мусора. Обычно маркировка является первым этапом. Обычное удаление — процесс удаления объектов, на которые нет ссылок, с оставлением в свободном пространстве объектов и указателей, на которые есть ссылки. Удаление с уплотнением — помимо удаления объектов, на которые нет ссылок, оно сжимает оставшиеся объекты, на которые имеются ссылки, перемещая объекты вместе, чтобы сделать новое выделение памяти намного проще и быстрее.

JVM Heap Memory

Young Generation

Вновь созданные объекты начинаются в Young Generation. Его еще называют ясли, так как здесь начинают жить новые объекты. Young Generation подразделяется на Eden Space, где начинаются все новые объекты, и два пространства Survivor , где объекты перемещаются из Eden после сохранения (surviving) в одном цикле сборки мусора. Они вызывают повторную сборку мусора, когда объекты собираются сборщиком мусора из Young Generation. Eden Space Все новые объекты сначала создаются в Eden Space. Незначительный сбор мусора сработает, когда он достигнет порога, определяемого JVM. Упомянутые объекты перемещаются из Eden Space в пространство первого сохранения (‘Eden’ and ‘from’ —> ‘to’). Объекты, на которые нет ссылок, удаляются при очистке Eden Space. Survivor 0 (S0) and Survivor 1 (S1) Оба поля survivor (From and to) начинаются пустыми. Когда происходит повторная сборка мусора, все объекты, на которые есть ссылки, перемещаются в оставшееся пространство. Когда сборка мусора закончится, места (имена) survivor «from» и «to» меняются местами. Если во время предыдущей сборки мусора S1 был в роли «to», то теперь S1 заполнен и становится «from». Соответственно, если S0 пусто, то оно станет «to».

Old Generation

После незначительной сборки мусора, когда устаревшие объекты достигают определенного порога возраста (по умолчанию порог современных JVM установлен на 15 циклов сборки мусора), они вместе с объектами-долгожителями переходят из молодого поколения в старое. Поскольку второстепенные сборщики мусора продолжают возникать, объекты продолжают перемещаться в пространство Old Generation, оно начнет заполняться и произойдет основной сбор мусора. Основная сборка мусора происходит, когда объекты собираются сборщиком мусора Old Generation.

Permanent Generation

Метаданные, такие как классы и методы, хранятся в Permanent Generation (постоянном поколении). Классы, которые больше не используются, могут быть из него удалены сборщиком мусора. Во время полного сбора мусора неиспользуемые объекты всех поколений собираются.

Типы сборки мусора

Сборки мусора, очищающие различные части внутри кучи, часто называют Minor, Major и Full сборками мусора. Но, поскольку термины Minor, Major и Full широко используются и без надлежащего определения, мы рассмотрим объяснение всех этих типов сборки мусора.

Minor Garbage Collection

Сборка мусора из пространства Young Generation называется Minor Garbage Collection. Этот тип сборки всегда запускается, когда JVM не может выделить место для нового объекта, то есть когда Eden Space заполняется. Таким образом, чем выше скорость выделения, тем чаще происходит Minor Garbage Collection.

Major Garbage Collection

Major Garbage Collection очищает Tenured (старое пространство). Поскольку Old Generation больше по размеру, сборка происходит реже, чем у Young Generation. Когда объекты исчезают из Old Generation, мы говорим, что произошел «большая сборка мусора». Сборщик Old Generation попытается предугадать, когда ему нужно начать сборку, чтобы избежать неудач в продвижении со стороны Young Generation. Сборщики отслеживают порог заполнения для Old Generation и начинают сборку, когда этот порог превышен. Если этого порога недостаточно для удовлетворения требований продвижения, запускается «Full Garbage Collection».

Full Garbage Collection

Full Garbage Collection очищает всю кучу — как молодые, так и старые пространства. Многие путаются между Major (только OLD поколение) и Full GC (Young + OLD (Heap)). Full Garbage Collection включает продвижение всех живых объектов от молодого до старого поколения после сборки и уплотнения старого поколения. Полная сборка мусора будет остановкой для Stop-the-World. Она следит за тем, чтобы новые объекты не выделялись и объекты не становились недоступными во время работы сборщика. Источник: DZone