一個故事看懂垃圾回收

 

對象的誕生

“你醒啦!”,迷迷糊糊中聽到一個聲音,我睜開了眼睛,發現一個小夥伴正看著我。

“這裡是哪裡,你是誰啊?”“這裡是堆區,我是一個Ajax對象,叫我小A吧”

 
我慢慢坐了起來,舉目四望,這裡有好多形形色色的對象居住在這裡,遠處還有好多的執行緒在各自忙碌著,好一副熱鬧的景象!

“你好,我才剛醒,我還不知道我是什麼對象呢”“這個簡單,讓我看看哈~~哦,原來你是一個APIController對象啊”,小A摸了摸我的頭。“你怎麼知道的?”
“你的頭上這裡有個64bit的Klass指針,喏,順著這個方向看過去,那裡記錄了你所屬的類資訊,你看,那裡寫著APIController呢“

聽他這麼一說,我這才注意到我的頭上有兩個64bit的欄位。
“唉,小A,旁邊這個64bit的數字又是裝的什麼內容呢?”
“那個叫MarkWord,是咱們Java對象的門面,裡面的資訊可重要了,你可要保管好了,這裡面有。。。”

 

Minor GC

突然,不知從哪裡傳來一串警報聲,隨後聽到廣播:“各執行緒注意,請進入安全點等待,各分區注意,啟動一次Minor GC”


聽到廣播的我莫名的緊張起來。
不知怎麼回事,遠處忙碌的執行緒們都彷彿被施了定身法一般,都停下了手頭的活。只有少數幾個還在活動,這幾個執行緒大叔看上去跟他們有些不一樣,其中有幾個朝我們這邊走了過來。
“這是要幹什麼啊?”我向小A打聽情況。
“我也不知道,我也比你先出生沒多久,這情況我也是第一次見到”,小A好像也有一點慌張。
沒過多久,來了一個兇巴巴的管理員執行緒,拿著喇叭吼著:“Eden區的對象們聽著,念到名字的站起來”說完,便開始一個個點名,心裡一陣忐忑,怕被叫到,又怕不被叫到。

念了很久,終於聽到了小A和我的名字,我倆戰戰兢兢的站了起來。
沒多久就念完了,我一瞅,站起來的是少數啊,心裡有點不好的預感。“念到名字的跟我來,其他的交給我的助手處理”,說完大家跟著他開始移動。

在走的路上,碰上了另外一支隊伍,和我們匯合了。
 
“唉,兄弟,怎麼稱呼,你們哪個單位的?”小A熱情的上去和一個對象攀談了起來。“叫我小B吧,
我們這波是Survivor From區的,你們Eden區來的吧,我半小時前還在你們那兒待過呢”,這個自稱是小B的也很隨和。
“小B哥您好,咱們這是要去哪裡啊?”我也上前搭了句話。
“前面是Survivor To區”
“咱們是怎麼被挑出來的?”
“這裡的管理員會通過一種叫GC Roots的對象,順藤摸瓜,找出所有還有引用關係的對象,咱們就是倖存者,說明咱們還有價值”

“那留下的對象怎麼辦?”

“他們的命運多半懸了,因為沒有別的對象引用他們了,需要把他們清理掉,騰出空間來”
我似懂非懂,一邊走一邊擔心著,很快我們就到了傳說中的Survivor To區,管理員安排我們都坐下,“這裡好小啊”
“那可不,比起你原來的Eden區,這裡只有八分之一大小”,我一回頭,剛才路上碰到的小B居然就在我和小A的旁邊,巧了不是。
 
“唉,小B哥,咱們這麼折騰一圈是在做什麼啊?”

“這叫做垃圾回收GC,你們開始待那地方叫Eden區,對象出生的地方都在那裡。咱們所在的地方是一個叫Java Virtual Machine的世界,程式設計師只管創建對象,不管釋放,這對象越來越多,Eden區放不下了,自然就要騰出空間來了。”
我和小A都點了點頭,心裡慶幸躲過一劫,抬頭望去,不知什麼時候,那些定住的執行緒們又開始忙活起來了。
“還沒恭喜你們呢,長大一歲了”,小B拍了拍我倆的肩膀,我倆面面相覷,滿臉問號。
“這是從何說起呢?”,小A先開口了。
“你們頭上的MarkWord第3-6位記錄的就是你們的年齡,經過一次GC就長大一歲了!”我倆互相看了看,又看了看小B的GC年齡位置,居然已經15歲了。

“小B哥,難怪你見多識廣,都一把年紀了呀。咦,這表示GC年紀的只有4位,最大只能表示到15,等會兒要是再來一次GC,這不要裝不下了嗎?”,看著小B的腦袋,我陷入了思考。

“再來一次GC我要是還能倖存,我就要進入老年代區域了,就不能陪你們玩兒了”,小B看著我們眨了眨眼睛。
“老年代,那是什麼地方,我們不能去嗎?”
“都說了是老年代了,是我這種老年對象去的地方,你們新來的還要在Survivor To區和Survivor From區兜兜轉轉好些回合呢,等你們到我這把年紀就能過去了”

“啊,為什麼這麼麻煩,設置這麼多區都是幹嘛的啊?”小A急著問。

小B把手搭在小A的肩說到:“這裡的管理員用的是標記-複製演算法來清理空間,所以需要在Eden區之外再設一個地方接收複製活下來的對象。”
“那加一個Survivor區就夠了啊,幹嘛弄兩個Survivor區?”我也拋了一個問題。
小B把另一隻手搭在了我的肩上,“這是為了讓存活的對象能夠在這邊反覆流轉,不要著急去老年代區域”
“那為什麼SurvivorEden小那麼多?”,我繼續問到
“根據他們統計發現,98%的對象都活不過一輪GC,留下來的都是少數。而且兩個Survivor區有一個要空著,如果太大就太浪費了。”
聽著小B的話我們倆都陷入了沉思。
沒過一會兒,廣播又響了起來:“各執行緒注意,請進入安全點等待,各分區注意,啟動一次Minor GC”,剛剛平靜的心又一次懸了起來。
管理員又開始點名,這一次,我和小B都被點到了,而沒有聽到小A的名字。
我們跟小A告別了,離開了Survivor To區,走到分叉路口,小B也跟我道別:“再見了朋友,如果有機會,老年代等你來再聚”
接下來就只剩我一個對象了,跟隨陌生的對象隊伍來到了Survivor From區,這裡跟剛才的To區規模相當,只是隊伍比起之前那次又小了很多。
來到自己的位置坐好,看了看頭上的GC年齡位,我2歲了。

 

Finalizer對象

沒有了熟悉的朋友,獨自發著呆,等待著執行緒們來訪問我。

突然,有人拍了拍我的肩膀,我回頭看去,居然是小A,他跑的氣喘吁吁的。
 
“你不是沒有被念到名字,沒有對象再引用你了嗎,居然沒有被清理?”,再次看見小A,我有點難以置信。
“剛才真的好險,我都嚇死了,沒想到事情出現了轉機!”
“發生了什麼,快告訴我!”,我迫不及待的想知道這一切究竟是怎麼回事。
小A喘了幾口氣繼續說到:“就在你們走後,管理員又拿出了另外一份名單,我的名字居然在上面,我一打聽才知道原來檢查到有一個Finalizer對象還在引用我~”
“奇怪了,不是說沒有對象嗎,怎麼又冒出了一個Finalizer對象?這是什麼?”
後來我見到了那個Finalizer對象,就在開始我們沒多遠的位置,聽他說是因為我所屬的類有覆蓋finalize方法,所以在我出生的時候,他也一同誕生,並且一直持有我的引用
“那後來呢?”,我繼續追問。“後來啊,他被管理員放進了一個ReferenceQueue的隊列去了,他們把那地方叫F-Queue監獄。等待一個名字也叫Finalizer的執行緒大叔去處理,通過Finalizer對象來調用我的finalize方法,之後就把我們之間的聯繫切斷了”
“他要倒霉了!不過好在還是救了你一命”
“躲得了初一,躲不過十五,現在連Finalizer對象也沒引用我了,下一次GC我鐵定要完蛋的”,小A說完又低下了頭。
“別想那麼多,做對象最重要的就是開心了,說不定下一次我陪你一起完蛋呢”
 
我倆剛剛說完,熟悉的廣播又想起了:“各執行緒注意,請進入安全點等待,各分區注意,啟動一次Minor GC”
很快,管理員就念到了我的名字,看來我還能撐下去。快到結束的時候,管理員居然神奇般的念到了小A的名字。
“小A,你聽到了嗎,居然還有對象在引用你!”我高興的對小A說到,小A也使勁點點頭。
“我知道了,一定是Finalizer執行緒大哥在執行我的finalize方法的時候,又把我和誰建立了聯繫,對,一定是這樣!”
我們再一次從To區來到了From區,這一次又少了很多舊面孔,不過從Eden區來了不少新面孔。
往後的一段時間裡,我們在這兜兜轉轉了好多輪,終於看到頭上的年齡標記慢慢變成了15歲。

 

Full GC

沒過多久,廣播再次響起,我和小A幸運的再次被點到名字,隨後,管理員檢查了我和小A,發現我倆超齡了,直接給我們趕到了一條新的路上,我知道前面就是傳說中的老年代了。
來到這個陌生的地方,放眼望去,這裡可比我待過的Eden區、From區、To區加起來還要大,裡面有好多的對象,密密麻麻的,不過看上去一個個都不是省油的燈,畢竟能來到這裡的對象,比起Eden區的那些萌新都是些老油條了。

我倆找到自己的位置坐下開始閑聊,這時,從不遠處走過來一個身影,走近一看正是之前的小B。

“唉,這不是小A嗎,記得你不是被清理了嗎,怎麼來這兒了?”,對於小A的出現,小B哥有些驚訝。
隨後小A也向小B聊起了之前的那段驚險經歷~
正在閑聊的時候,管理員突然進來圈了一大片空閑的位置,創建了一個巨大的對象!眾對象都驚呆了!
 
“小B哥,這哥們什麼來路,空降啊,直接到老年代!”我好奇的問到。
“沒辦法,誰叫人家體格大,Eden區要麼裝不下,要麼嫌給他複製過去複製過來太費勁,所以直接給安排到這裡了,不像我們要一點點熬過來。”
“各執行緒注意,請進入安全點等待,各分區注意,啟動一次Full GC“,熟悉的廣播又一次響起,只不過這一次聽到的是Full GC。
“看來記憶體吃緊了啊!”小B嘆了口氣。
管理員又開始點名了,這一次,幸運不再眷顧小A。

 

未完待續~~

 

彩蛋:
 
一個執行緒小姐姐迎面向我走了過來。
“Hi,小朋友你好,我是3002號執行緒,現在我要來鎖定你,別動哦,讓我檢查下你的MarkWord”“lock位是01,Good!讓我再看看偏向鎖標記位,呀!是個1,糟糕”,小姐姐皺起了眉頭。
欲知後事如何,請關注後續精彩……