垃圾回收机制

垃圾回收机制 浅谈JAVA垃圾回收机制 摘要:垃圾回收机制是JAVA的主要特性之一，在对垃圾回收机制进行概述之后，本文从“失去引用”和“离开作用域”这两个角度分析了JAVA程序中的对象在何种条件下满足垃圾回收的要求。最后，本文简要介绍了垃圾回收机制的两个特性。 关键词:JAVA;垃圾回收机制;离开作用域;失去引用;自动性;不可预期性 作为一种适应于Internet计算环境、面向对象并具有平台无关性的编程语言，JAVA早已确立了在IT界的地位，并因网络日益广泛的应用而变得越来越重要。因此，在高校中JAVA也逐渐受到更多教师和学生的重视。 实际上，JAVA源自C++语言。但JAVA语言避免了C++中晦涩的结构，成功翻越了多重继承机制的恼人问题;JAVA的垃圾回收机制显著地提高了生产率，降低了复杂度;在网络背景下使用虚拟机，以及有关安全性和动态加载的一系列设计选择，迎合了正在出现的需求和愿望。这些特性使Java不仅成为现有程序员的武器，而且也为新的程序员创造了繁荣的市场空间。在JAVA语言的上述特性中，本文主要分析其垃圾回收机制。 一、JAVA垃圾回收机制概述 在VB、C++等某些程序设计语言中，无论是对象还是动态配置的资源或内存，都必须由程序员自行声明产生和回收，否则其中的资源将不断消耗，造成资源的浪费甚至死机。由于要预先确定占用的内存空间是否应该被回收是非常困难的，这就导致手工回收内存往往是一项复杂而艰巨的工作。因此，当使用这些程序设计语言编程时，程序员不仅要考虑如何实现算法以满足应用，还要花费许多精力考虑合理使用内存避免系统崩溃。 针对这种情况，JAVA语言建立了垃圾回收机制。JAVA是纯粹的面向对象的编程语言，其程序以类为单位，程序运行期间会在内存中创建很多类的对象。这些对象在完成任务之后，JAVA的垃圾回收机制会自动释放这些对象所占用的空间，使回收的内存能被再次利用，提高程序的运行效率。垃圾回收不仅可以提高系统的可靠性、使内存管理与类接口设计分离，还可以使开发者减少了跟踪内存管理错误的时间，从而把程序员从手工回收内存空间的繁重工作中解脱出来。 JAVA垃圾回收机制另一个特点是，进行垃圾回收的线程是一种低优先级的线程，在一个Java程序的生命周期中，它只有在内存空闲的时候才有机会运行。 下面本文从“对象的失去引用”和“对象离开作用域”这两个方面进行分析，探讨JAVA程序中的对象什么时候可以被当作垃圾来进行回收。 二、对象的失去引用 通过下面的一段JAVA程序(例1)，我们可以讨论程序中的对象是否已经符合垃圾回收的条 件。请注意，我们只是讨论某个对象是否符合被回收的条件，这并不意味着该对象将被立即回收，关于这一点，本文后面还将进一步说明。 例1: 1. class Computer{ } 2. public class GarbageCollector { 3. Computer makeComputer() { 4. Computer tempComputer = new Computer (); 5. return tempComputer; 6. } 7. public static void main (String args[]) { 8. GarbageCollector t = new GarbageCollector (); 9. Computer newComputer= t.makeComputer(); 10. System.out.println(“tempComputer所指向的对象可以被当作垃圾回收”); 11. Computer computer1=new Computer(); 12. Computer computer2=new Computer(); 13. computer2= computer1; 14. Computer computer3=new Computer(); 15. computer3=null; 16. System.out.println(“computer3所指向的对象可以被当作垃圾回收”); 17. computer1=null; 18. System.out.println(“computer1所指向的对象不能被当作垃圾回收”); 19. } 20. } 在继续讨论之前，我们首先回顾JAVA的两个基本概念——引用和对象。引用类似于其它程序设计语言中的指针。引用就象一个商标标签或者指示牌，它上面写着物品的名称，比如“电脑”，可是它并不是电脑。当把这个标签贴到电脑上后，标签与电脑就联系起来，它就代表电脑了。因此Computer computer1=new Computer();可理解为先创建一个对象的标签computer1，然后把标签贴到新创建的对象Computer上。当创建的对象内没有任何标签指向它时，就可被当作垃圾进行回收。 电脑2 computer2 基于例1中的第11行~第20行，我们分析一个JAVA对象什么时候处于“失去引用”状态从而满足被回收的条件。 电脑1 computer1 )， Computer computer1=new Computer();创建了引用(标签)computer1，第11行(见图1 及对应的对象(真实的第一台电脑)，可以形象地理解为把标签computer1贴在第一台电脑上。 第12行(见图2)，Computer computer2=new Computer();创建了标签computer2，及对应的对象(真实的第二台电脑)，并把标签computer2贴在第二台电脑上。 电脑3 computer3 电脑1 电脑2 computer1 computer2 第13行(见图3)，computer2=computer1; 该语句的结果是使引用computer2指向computer1指向的对象。就是说computer2原来指向的对象失去了引用，该对象会被回收。所以，现在就有两个引用computer1和compute2指向原来computer1指向的对象。形象地说，computer1= computer2的意思就是把computer2这个标签撕了下来贴在了computer1标签所在的电脑上，所以电脑2就没有了标签而成为垃圾，电脑1就有了两个标签。 第14行(见图4)，Computer computer3=new Computer();创建了标签computer3，及对应的对象(真实的第三台电脑)，并把标签computer3贴在第三台电脑上。 电脑1 computer1 computer2 电脑3 computer3 第15行(见图5)，computer3=null; 使引用该computer3无指向，该行相当于把computer3标签从电脑上撕了下来。第三台电脑因为失去引用而无法访问，就成为了垃圾而被JAVA自动回收。 第17行(见图6)， computer1=null; 该行相当于把computer1标签从电脑上撕了下来。但是computer1标签所在的第一台电脑并没有成为垃圾，因为还有一个computer2标签贴在上面。 应当指出的是，虽然可以通过将对象的引用变量初始化为null值来暗示垃圾收集线程收集该对象，但此时如果该对象连接有事件监听器，那它还是不可以被收集。所以在设一个引用变量为null值之前，应注意该引用变量指向的对象是否被监听，若有，要首先除去监听器，然后才可以赋空值。 三、对象离开作用域 我们知道，在传统的面向过程语言(如C语言)中，当一个方法执行完毕，其中的局部变量就因离开了作用域而被释放;以后当该方法再次被调用时，其中的局部变量会被重新创建。但在VB、C++等引入面向对象方法的编程语言中，其程序中基本类型的变量可以在离开作用域后被自动释放，但对象并不能被自动释放。JAVA语言的垃圾回收线程通过自动跟踪对象的使用情况，能够使程序中的对象类似于基本类型那样在离开作用域之后被回收。 基于例1中的第1行~第10行，可以分析一个JAVA对象如何因“离开作用域”而满足被回收的条件。 临时电脑 tempComputer 第4行(见图7)，Computer tempComputer = new tempComputer();创建了引用(标签)tempComputer，及对应的对象(真实的电脑)，可以形象地理解为把标签tempComputer贴在临时电脑上。 第9行，Computer newComputer= t.makeComputer();通过调用t的方法makeComputer()来创建一个Computer的对象，并用标签把newComputer贴在该电脑上。对象tempComputer是一个局部变量，xc在方法makeComputer结束后，系统会自动地把函数返回值作一份拷贝复制给调该方法的引用，然后对象tempComputer所被当作垃圾回收。 四、JAVA垃圾回收机制的特点 前面我们讨论了JAVA程序中的对象在什么条件下满足被回收的条件，而垃圾回收线程如何回收这些“垃圾”，则遵循以下两个特性。 1( 自动性。Java技术提供了一个系统级的线程，即垃圾收集器线程，来跟踪每一块分配出去的内存空间，当Java 虚拟机处于空闲循环时，垃圾收集器线程会自动检查每一块分配出去的内存空间，然后自动回收每一块可以回收的无用的内存块。 2( 不可预期性。一个对象成为了垃圾，但是你不能断言，该对象在这行以后就立刻被清除，甚至有可能当程序结束后，该对象仍然占用内存。像Windows这样的软件常常会出现内存不足的情况，JAVA程序很少出现就是因为可以自动回收内存。然而，因为JAVA也不能保证及时地清除无用的对象，所以JAVA程序也会出现内存不足的情况，只是这种情况很少出现。垃圾收集线程在一个Java程序中的执行是自动的，不能强制执行，即使程序员能明确地判断出有一块内存已经无用了，是应该回收的，程序员也不能强制垃圾收集器回收该内存块。程序员唯一能做的就是通过调用System.gc 方法来"建议"执行垃圾收集器，但其是否可以执行，什么时候执行却都是不可知的。