Java 語(yǔ)言與C語(yǔ)言中垃圾回收的不同方式

　　導語(yǔ)：垃圾回收是一種動(dòng)態(tài)存儲管理技術(shù)，它自動(dòng)地釋放不再被程序引用的對象，按照特定的垃圾回收算法來(lái)實(shí)現資源自動(dòng)回收。下面就由小編為大家介紹一下Java 語(yǔ)言與C語(yǔ)言中垃圾回收的不同方式，歡迎大家閱讀!

　　1 Java語(yǔ)言中的垃圾回收機制

　　時(shí)下最流行的編程語(yǔ)言Java擁有自己的垃圾回收機制。實(shí)際上，Java語(yǔ)言來(lái)自于C++語(yǔ)言。但Java語(yǔ)言避免了C++語(yǔ)言中復雜的結構，成功克服了多重繼承機制存在的二義性問(wèn)題;Java的垃圾回收機制顯著(zhù)地提高了程序的效率，降低了復雜度。由于有垃圾回收機制，使Java中的對象不再有“作用域”的概念，而只有對象的引用才有“作用域”。垃圾回收器是一種動(dòng)態(tài)存儲分配器，它自動(dòng)釋放程序不再需要的已分配堆塊，并且能夠壓縮進(jìn)程堆塊所需要的內存空間。垃圾收集是指自動(dòng)回收不被程序占用的分配堆塊的過(guò)程。在一個(gè)支持垃圾收集的系統中，應用顯式分配堆塊，但是從不顯式釋放堆塊。垃圾回收器一般是作為一個(gè)低級別的獨立線(xiàn)程運行，不可預知的情況下對內存堆中已經(jīng)廢除的或者長(cháng)時(shí)間沒(méi)有使用的對象進(jìn)行清除和回收，而程序員不能實(shí)時(shí)的調用垃圾回收器對某個(gè)對象或所有對象進(jìn)行垃圾回收。

　　Java編程人員不用擔心內存管理，垃圾收集器會(huì )自動(dòng)進(jìn)行管理。但是垃圾回收機制通常只在滿(mǎn)足兩個(gè)條件時(shí)才運行：即有對象要求回收并且系統需要回收。那么，Java的垃圾回收機制是如何操作的呢?下面我們來(lái)了解一下Java垃圾回收機制的算法。

　　1.1 引用計數法

　　引用計數法，是最原始也是被很多語(yǔ)言所廣泛應用的垃圾回收算法。其主旨是給堆中每一個(gè)對象都設置一個(gè)引用計數，當其被賦值給對象的引用時(shí)，其引用計數加1，當其對象的引用超出生命周期或者被新值賦值時(shí)，引用減1，當其引用計數為0時(shí)，即可被系統回收。

　　1.2 跟蹤算法

　　引用計數法一種重要的問(wèn)題在于當對象間出現循環(huán)引用的時(shí)候，其計數永遠不會(huì )為0，既永遠不會(huì )被回收。跟蹤算法解決了這一問(wèn)題，跟蹤算法是采用從根集開(kāi)始掃描來(lái)識別對象是否可達。標記可達的對象，將不可達的對象也就是未標記的對象清除，又稱(chēng)標記和清除算法。

　　1.3 壓縮算法

　　跟蹤算法的一個(gè)問(wèn)題就是清除對象后的內存空間變成了堆碎片，不便于再次利用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，引入了壓縮算法。所謂壓縮算法就是在清除的過(guò)程中，將所有對象移動(dòng)到堆的一端，而本來(lái)的那端就變成了一段空閑內存區，收集器要對移動(dòng)對象的所有引用進(jìn)行更新。

　　1.4 復制算法

　　壓縮算法的問(wèn)題在于每次對對象引用更新的時(shí)候都產(chǎn)生了冗余的句柄和句柄表。為此，又引入了復制算法，復制算法的主旨是在一開(kāi)始就把堆分成一個(gè)對象面和多個(gè)空閑面，將對象面的內存空間分配給程序，當空間滿(mǎn)了的時(shí)候，利用追蹤算法的機理掃描活動(dòng)對象，但并不清除，而是將每個(gè)活動(dòng)對象復制到空閑面，這樣空閑面和對象面就互換了。

　　1.5 分代算法

　　復制算法又稱(chēng)停止和復制算法，在其對象面和空閑面切換的過(guò)程中程序要暫停執行，這樣大大降低了程序執行的效率。分代算法正好可以解決這個(gè)問(wèn)題。分代算法基于程序中大多數對象生命周期較短，少數較長(cháng)的特點(diǎn)，將堆分成多個(gè)，每個(gè)子堆作為對象的一代。垃圾收集器從最新創(chuàng )建的對象中，將活躍的對象移到最高代的子堆中，這樣老一代的子堆不會(huì )被經(jīng)�；厥�，利用這種分代式的方法，節約了時(shí)間。

　　1.6 自適應算法

　　自適應法，就是指根據特殊情況，采取特殊算法，通過(guò)監控當前堆的使用情況選擇適當的算法進(jìn)行垃圾回收。

　　垃圾回收要占用時(shí)間，因此，Java運行時(shí)，系統只在需要的時(shí)候才使用它，而編程者本身無(wú)法知道回收發(fā)生的準確時(shí)間。但如果需要垃圾回收，編程者也可以隨時(shí)調用下面的方法之一：

　　System.gc();

　　Runtime.getRuntime().gc();

　　2 C語(yǔ)言中的垃圾回收

　　C語(yǔ)言憑借其簡(jiǎn)潔緊湊、數據類(lèi)型豐富、程序執行效率高等特點(diǎn)，擁有著(zhù)大量的編程愛(ài)好者，而眾多IT界牛人也說(shuō)，精通C語(yǔ)言，就等于精通編程。然而C語(yǔ)言實(shí)際上是沒(méi)有垃圾回收機制的，那么被如此廣泛應用的編程語(yǔ)言如何來(lái)處理其垃圾回收問(wèn)題呢?

　　答案就是使用保守垃圾收集器并調用free()函數。像Java語(yǔ)言中，垃圾收集器對于指針的創(chuàng )建和使用有著(zhù)嚴格的控制，所以其能回收所有的垃圾內存，而諸如C這樣的語(yǔ)言，垃圾收集器不能被嚴格控制，則稱(chēng)之為保守垃圾收集器。

　　那么在C語(yǔ)言中的垃圾收集器是如何工作的呢?

　　C語(yǔ)言支持垃圾回收系統，如前文所說(shuō)，在支持垃圾收集的系統中，應用顯示分配堆塊，但不顯式地釋放。而在C語(yǔ)言程序中，應用程序調用malloc()函數但是從不調用free()函數，取而代之的是使用垃圾收集器周期性識別垃圾堆塊，并需要編程人員調用free()函數，將這些垃圾堆塊放回到空閑鏈表中。因此，只依靠垃圾收集器是無(wú)法做到垃圾內存的全部釋放。

　　下面我們用有向圖的概念理解存儲器，當存在一條從任意根節點(diǎn)出發(fā)并到達Q點(diǎn)的有向路徑時(shí)，我們說(shuō)節點(diǎn)Q是可達的。Java語(yǔ)言中的垃圾回收器，能夠準確的標記每個(gè)節點(diǎn)是否可達，并將不可達的節點(diǎn)回收，放入空鏈表中。而C語(yǔ)言的垃圾回收器，就是我們所說(shuō)的保守垃圾回收器，能夠正確地標記可達的節點(diǎn)，但一些不可達的節點(diǎn)卻有可能被錯誤地標記為可達。從而，被錯誤標記的節點(diǎn)，將永遠不會(huì )被回收�？上攵�知，當系統中的內存被錯誤標記所占滿(mǎn)時(shí)，系統將無(wú)法再運行。

　　下面我們來(lái)看，垃圾收集器如何為C程序將一個(gè)保守的收集器加入到已存在的malloc()函數中，如圖1所示。

　　垃圾收集器作為一個(gè)應用并行的獨立線(xiàn)程，不斷地更新有向圖和回收垃圾。無(wú)論應用程序何時(shí)需要內存空間，系統都會(huì )調用malloc()函數，如果malloc()函數找不到可用的內存分配快，那么它就調用垃圾收集器，垃圾收集器識別出垃圾塊，并通過(guò)調用free()函數將它們返回給堆塊。這里的關(guān)鍵在于，垃圾收集器代替了應用程序去調用free()函數，當對垃圾收集的調用返回時(shí)，malloc()函數想要發(fā)現一個(gè)可用的空閑塊。如果還是不成功，它就向操作系統請求額外的存儲器。最后，如果成功，malloc()函數返回一個(gè)指向請求塊的指針，如果不成功就返回一個(gè)空指針。

　　3 小結

　　綜上所述，不同語(yǔ)言對于垃圾回收的方式不同，但是不管是什么語(yǔ)言，垃圾回收都有著(zhù)重要的作用。所以，在編程學(xué)習中，尤其是編程入門(mén)階段應該養成調用內存釋放函數的好習慣，在每次占用內存結束后，應主動(dòng)釋放內存，這樣即節省內存空間，又提高系統效率。

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