可视化的Java垃圾回收

可视化的Java垃圾回收2014-08-09 infoq Ben Evans 译:马德奎垃圾回收，就像双陆棋一样，只需几分钟来学习，但要用一生来精通。

Ben Evans是一名资深培训师兼顾问，他在演讲可视化垃圾回收中从基础谈起讨论了垃圾回收。

以下是对其演讲的简短总结。

基础

当谈到释放不再使用的内存，垃圾回收已经在很大程度上取代了早期技术，比如手动内存管理和引用计数。

这是件好事，因为内存管理令人厌烦，学究式地簿记是计算机擅长的，而不是人擅长的。在这方面，语言的运行时环境比人强。

现代的垃圾回收非常高效，远远超过早期语言中典型的手工分配。通常，具有其它语言背景的人只盯着垃圾回收造成的中断，却没有完全理解自动内存管理发生作用的上下文环境。

标记&清除是Java（及其它运行时环境）用于垃圾回收的基本算法。

在标记&清除算法中，引用会从每个线程栈的桢指向程序的堆。所以，从栈开始，循着指针找到所有可能的引用，然后再循着这些引用递归下去。

当递归完成，就找到了所有的活对象，其它的都是垃圾。

请注意，人们经常漏掉的一点是，运行时环境本身也有一个“分配清单（allocation list）”，上面列出了指向每个对象的指针，该列表由垃圾回收器负责维护，并帮助垃圾回收器进行垃圾清理。因此，运行时环境总是可以找出由它创建但尚未回收的对象。

图一

上面插图中所示的栈只是一个与单个应用程序线程相关的栈；每个应用程序线程都有一个类似的栈，每个栈本身都有一组指向堆的指针。

如果垃圾回收器试图在应用程序运行过程中获取活对象的快照，那么它就要追踪运动着的目标，那样很容易漏掉一些严重超时的对象分配，因而无法获得一个准确的快照。因此，“Stop the World”是有必要的；也就是，停止应用程序线程足够长的时间，以便捕获活对象的快照。

下面是垃圾回收器必须遵循的两条黄金法则：

垃圾回收器必须回收所有的垃圾。

垃圾回收器必须从不回收任何活对象。

但这两条规则并不是对等的；如果违反了第二条规则，结果会使数据遭到破坏。

另一方面，如果违反了第一条规则，则会是另一种情况，系统并不总是能够回收所有的垃圾，但最终会回收所有的垃圾，那么这是可以接受的，而实际上，这是垃圾回收器的基本原理。

现在，我们来说下HotSpot，它实际上是一个C、C++以及许多特定于平台的汇编程序组成的混合体。

当人们想到解释器，就会想到一个很大的while循环，其中包含一个很长的switch语句。但HotSpot解释器比那个要复杂的多（由于性能原因）。在开始阅读JDK源代码的时候，就会发现HotSpot中实在是有许多汇编程序代码。