Java garbage collector object

Garbage Collection in Java

Garbage collection in Java is the process by which Java programs perform automatic memory management. Java programs compile to bytecode that can be run on a Java Virtual Machine, or JVM for short. When Java programs run on the JVM, objects are created on the heap, which is a portion of memory dedicated to the program. Eventually, some objects will no longer be needed. The garbage collector finds these unused objects and deletes them to free up memory.

What is Garbage Collection?

In C/C++, a programmer is responsible for both the creation and destruction of objects. Usually, programmer neglects the destruction of useless objects. Due to this negligence, at a certain point, sufficient memory may not be available to create new objects, and the entire program will terminate abnormally, causing OutOfMemoryErrors.

But in Java, the programmer need not care for all those objects which are no longer in use. Garbage collector destroys these objects. The main objective of Garbage Collector is to free heap memory by destroying unreachable objects. The garbage collector is the best example of the Daemon thread as it is always running in the background.

How Does Garbage Collection in Java works?

Java garbage collection is an automatic process. Automatic garbage collection is the process of looking at heap memory, identifying which objects are in use and which are not, and deleting the unused objects. An in-use object, or a referenced object, means that some part of your program still maintains a pointer to that object. An unused or unreferenced object is no longer referenced by any part of your program. So the memory used by an unreferenced object can be reclaimed. The programmer does not need to mark objects to be deleted explicitly. The garbage collection implementation lives in the JVM.

Types of Activities in Java Garbage Collection

Two types of garbage collection activity usually happen in Java. These are:

1. Minor or incremental Garbage Collection: It is said to have occurred when unreachable objects in the young generation heap memory are removed.
2. Major or Full Garbage Collection: It is said to have occurred when the objects that survived the minor garbage collection are copied into the old generation or permanent generation heap memory are removed. When compared to the young generation, garbage collection happens less frequently in the old generation.

Important Concepts Related to Garbage Collection in Java

1. Unreachable objects: An object is said to be unreachable if it doesn’t contain any reference to it. Also, note that objects which are part of the island of isolation are also unreachable.

Integer i = new Integer(4); // the new Integer object is reachable via the reference in 'i' i = null; // the Integer object is no longer reachable.

2. Eligibility for garbage collection: An object is said to be eligible for GC(garbage collection) if it is unreachable. After i = null, integer object 4 in the heap area is suitable for garbage collection in the above image.

Ways to make an object eligible for Garbage Collector

• Even though the programmer is not responsible for destroying useless objects but it is highly recommended to make an object unreachable(thus eligible for GC) if it is no longer required.
• There are generally four ways to make an object eligible for garbage collection.
  1. Nullifying the reference variable
  2. Re-assigning the reference variable
  3. An object created inside the method
  4. Island of Isolation

Ways for requesting JVM to run Garbage Collector

• Once we make an object eligible for garbage collection, it may not destroy immediately by the garbage collector. Whenever JVM runs the Garbage Collector program, then only the object will be destroyed. But when JVM runs Garbage Collector, we can not expect.
• We can also request JVM to run Garbage Collector. There are two ways to do it :
  1. UsingSystem.gc()method: System class contain static method gc() for requesting JVM to run Garbage Collector.
  2. UsingRuntime.getRuntime().gc()method:Runtime class allows the application to interface with the JVM in which the application is running. Hence by using its gc() method, we can request JVM to run Garbage Collector.
  3. There is no guarantee that any of the above two methods will run Garbage Collector.
  4. The call System.gc() is effectively equivalent to the call : Runtime.getRuntime().gc()

Finalization

• Just before destroying an object, Garbage Collector calls finalize() method on the object to perform cleanup activities. Once finalize() method completes, Garbage Collector destroys that object.
• finalize() method is present in Object class with the following prototype.

protected void finalize() throws Throwable

Based on our requirement, we can override finalize() method for performing our cleanup activities like closing connection from the database.

1. The finalize() method is called by Garbage Collector, not JVM. However, Garbage Collector is one of the modules of JVM.
2. Object class finalize() method has an empty implementation. Thus, it is recommended to override the finalize() method to dispose of system resources or perform other cleanups.
3. The finalize() method is never invoked more than once for any object.
4. If an uncaught exception is thrown by the finalize() method, the exception is ignored, and the finalization of that object terminates.

Advantages of Garbage Collection in Java

The advantages of Garbage Collection in Java are:

• It makes java memory-efficient because the garbage collector removes the unreferenced objects from heap memory.
• It is automatically done by the garbage collector(a part of JVM), so we don’t need extra effort.

Real-World Example

Let’s take a real-life example, where we use the concept of the garbage collector.

Question: Suppose you go for the internship at GeeksForGeeks, and you were told to write a program to count the number of employees working in the company(excluding interns). To make this program, you have to use the concept of a garbage collector.

This is the actual task you were given at the company:

Write a program to create a class called Employee having the following data members.

1. An ID for storing unique id allocated to every employee.
2. Name of employee.
3. age of an employee.

Also, provide the following methods:

1. A parameterized constructor to initialize name and age. The ID should be initialized in this constructor.
2. A method show() to display ID, name, and age.
3. A method showNextId() to display the ID of the next employee.

Now any beginner, who doesn’t know Garbage Collector in Java will code like this:

Источник

Сборка мусора в Java

В этой статье поговорим о сборке мусора (Garbage Collection) в java.

Память в JVM делится на три части:

• Young generation (молодое поколение).
• Old generation (старое поколение).
• Metaspace (Perm Gen).

Young Generation (молодое поколение)

Как следует из названия, Young Generation — это область памяти для новых, вновь создаваемых объектов.

• Когда область Young Generation заполняется, то запускается минорная сборка мусора (Minor GC).
• При Minor GC «мертвые» объекты удаляются из Young Generation.
• Чем больше «мертвых» объектов в Young Generation, тем быстрее выполняется Minor GC.
• При Minor GC происходит «остановка мира» (stop the world) — все потоки в приложении останавливаются.

Давайте подробнее разберемся со структурой Young generation.

Young generation разделен на три части: Eden, S0, S1.

• Все новые объекты размещаются в Eden Space.

• При заполнении Еden space происходит minor GC: все «живые» объекты перемещаются в одно из пространств уцелевших объектов (survivor space): S0 или S1. Допустим, в нашем случае, все объекты будут перемещены в S0.

Для дальнейшего эксперимента я написал и запустил программу, которая создает короткоживущие объекты.

Давайте посмотрим распределение памяти в Visual GC (плагин для VisualVM).

Как видно, в S0 совсем мало объектов, и как только Еden Space заполняется, все объекты, на которые есть ссылки, перемещаются в S1.

Old generation (старое поколение)

• В Old generation располагаются долгоживущие объекты.
• Как правило, эта область больше, чем область для young generation.
• При заполнении (или достижении заданного порога) происходит Major GC.
• Обычно Major GC выполняются медленнее и реже, чем minor GC.

Как с помощью этой информации можно оптимизировать использование памяти?

Все зависит от типа приложения.

Если у вас много временных объектов, то будет много Minor GC. В этом случае можно использовать параметр XX:NewRatio=1, чтобы распределить 50% на young generation и 50% на old generation.

По умолчанию NewRatio=2, т.е. young generation составляет 1/3 всей кучи (heap).

При множестве долгоживущих объектов можно сделать область старого поколения больше, увеличив NewRatio.

Зачем используется два survivor space?

Вы наверняка задумались над тем, почему используется два survivor space? Для борьбы с фрагментацией памяти. При каждом копировании объектов из eden в survivor, вы получаете пустой eden и один пустой survivor.

Алгоритмы сборки мусора

В JVM есть несколько сборщиков мусора с разными алгоритмами для молодого и старого поколения. Есть три типа алгоритмов.

Serial collector (последовательный сборщик)

Для сборки мусора используется один поток. Подходит для простых приложений с однопроцессорными машинами.

Parallel collector (параллельный сборщик)

В отличие от последовательного сборщика, использующего один поток, параллельный использует несколько потоков. Эффективен при достаточном объеме памяти и количестве процессорных ядер.

Concurrent collector (конкурентный сборщик)

Concurrent collector выполняет сборку мусора вместе с работой потоков вашего приложения. Эффективен для приложений, обрабатывающих средние и большие наборы данных и требующих малого времени отклика.

Для молодого и старого поколений можно использовать разные, но совместимые, алгоритмы GC. Например, нельзя использовать Parallel Scavenge для молодого поколения одновременно с Concurrent Mark Sweep для старого, так как Parallel Scavenge не обеспечивает синхронизацию, которая требуется в CMS.

После Java 8 в сборке мусора произошло много изменений, о которых я расскажу в других статьях.

Приглашаем всех желающих на demo-урок «Переопределение, скрытие, передекларация». На занятии рассмотрим переопределение и скрытие методов в Java, а также передекларация и скрытие переменных; познакомимся с четырьмя правилами, а потом ещё и с пятым. Регистрация доступна по ссылке.

Источник