目录
- 1. 项目介绍
- 2. 相关知识
- 2.1 Java 内存管理
- 2.2 标记-清除算法（Mark-Sweep）
- 2.3 分配策略
- 3. 项目实现思路
- 4. 完整代码（包含详细注释）
- 5. 代码解读
- 6. 项目总结
1. 项目介绍
垃圾回收（Garbage Collection，GC）是 Java 语言的一项重要特性，自动管理对象内存，防止内存泄漏和野指针问题。本项目的目标是使用 Java 实现一个 基于清除后分配规则（Mark-Sweep-Allocate）的垃圾回收器，模拟 Java 虚拟机（JVM）垃圾回收机制的基本过程。
项目功能
对象管理：在内存堆中分配对象，并模拟对象的使用和释放。
标记阶段（Mark）：识别仍在使用的对象。
清除阶段（Sweep）：清理未被引用的对象，释放空间。
分配策略（Allocate）：根据清理后的内存布局，优化新对象的分配。
2. 相关知识
在实现该项目之前，需要了解以下 Java 相关知识：
2.1 Java 内存管理
Java 内存通常分为以下几个区域：
堆（Heap）：用于存储对象，由 GC 进行自动管理。
栈（Stack）：用于存储局部变量和方法调用。
方法区（Method Area）：存储类元信息、静态变量等。
2.2 标记-清除算法（Mwww.devze.comark-Sweep）
垃圾回收的 标记-清除算法 包括两个阶段：
标记阶段（Mark）：
- 遍历所有可达对象（从 GC Roots 开始，如静态变量、栈变量）。
- 标记仍然存活的对象。
清除阶段（Sweep）：
清除未被标记的对象，释放空间。
2.3 分配策略
在 清除后分配（Allocate） 规则下，新的对象会优先分配到已清理出的空闲内存中，而不是直接扩展堆空间。这种策略减少了内存碎片，提高了分配效率。
3. 项目实现思路
定义对象模型：
- 创建 HeapObject 类，模拟 Java 对象，包含对象 ID 和存活状态。
- 创建 Heap 类，模拟 Java 堆，管理所有对象。
垃圾回收实现：
- 标记阶段：遍历对象，标记仍在使用的对象。
- 清除阶段：清除未被标记的对象，释放空间。
- 分配规则：优先复用清理出的空闲空间，优化内存管理。
模拟使用：
- 运行程序，动态分配对象并执行 GC。
- 打印 GC 过程，观察对象的回收情况。
4. 完整代码（包含详细注释）
import java.util.*;
/**
* 模拟 Java 堆中的对象
*/
class HeapObject {
private int id; // 对象 ID
private boolean alive; // 是否存活
public HeapObject(int id) {
this.id = id;
this.alive = true; // 默认存活
}
public int getId() {
return id;
}
public boolean isAlive() {
return alive;
}
public void setAlive(boolean alive) {
this.alive = alive;
}
}
/**
* 模拟 Java 堆管理对象及垃圾回收
*/
class Heap {
private List<HeapObject> objects = new ArrayList<>(); // 存储所有对象
private Set<HeapObject> roots = new HashSet<>(); // GC Roots（根对象）
/**
* 分配对象到堆中
*/
public HeapObject allocateObject() {
HeapObject obj = new HeapObject(objects.size() + 1);
objects.add(obj);
return obj;
}
/**
* 将对象添加为 GC Root（防止回收）
*/
public void addRootObject(HeapObject obj) {
roots.add(obj);
}
/**
* 移除 Root（模拟对象不再被引用）
*/
public void removeRootObject(HeapObject obj) {
roots.remove(obj);
}
/**
* 运行垃圾回收（标记-清除）
*/
public void runGarbageCollector() {
System.out.println("========== 开始垃圾回收 ==========");
// 1. 标记阶段
markPhase();
// 2. 清除阶段
sweepPhase();
// 3. 分配优化（展示可复用空间）
compactMemory();
System.out.println("========== 垃圾回收完成 ==========");
}
/**
* 标记阶段：标记所有可达对象
*/
private void markPhase() {
System.out.println("[标记阶段] 识别存活对象...");
编程 for (HeapObject obj : objects) {
obj.setAlive(false); // 初始设为未存活
}
for (HeapObject root : roots) {
root.setAlive(true); // GC Roots 对象不会被回收
}
}
/**
* 清除阶段：删除未被标记的对象
*/
private void sweepPhase() {
System.out.println("[清除阶段] 释放不可达对象...");
Iterator<HeapObjsject> iterator = objects.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
HeapObject obj = iterator.next();
if (!obj.isAlive()) {
System.out.println("对象 " + obj.getId() + " 被回收");
iterator.remove();
}
}
}
/**
* 内存优化：展示可复用的空间
*/
private void compactMemory() {
System.out.println("[分配优化] 清理后可复用的对象空间：");
for (HeapObject obj : objects) {
System.out.println("对象 " + obj.getId() + " 仍然存活");
}
}
}
/**
* 测试垃圾回收器
*/
public class GarbageCollectorDemo {
public static void main(String[] args) {
Heap heap = new Heap();
// 分配对象
HeapObject obj1 = heap.allocateObject();
HeapObject obj2 = heap.allocateObject();
HeapObject obj3 = heap.allocateObject();
HeapObject obj4 = heap.allocateObject();
// 设置 GC Root（模拟存活对象）
heap.addRootObject(obj1);
heap.addRootObject(obj3);
// 运行垃圾回收
heap.runGarbageCollector();
// 移除一个 GC Root 并再次回收
heap.removeRootObject(obj1);
heap.runGarbageCollector();
}
}
5. 代码解读
HeapObject：模拟堆中的对象，包含 ID 和存活状态。
Heap：
- allocateObject：分配对象到堆中。
- addRootObject：设置 GC Root，防止回收。
- markPhase：标记仍然存活的对象。
- sweepPhase：清除未标记的对象，释放空间。
- compactMemory：显示清理后的内存状态。
GarbageCollectorDemo：
- 创建对象并标记存活对象。
- 执行垃圾回收，观察回收情况。
6. 项目总结
本项目使用 Java 实现了 基于清除后分配www.devze.com规则的垃圾回收器，采用 Mark-Sweep-Allocate 算法，模拟 JVM 的垃圾回收过程。主要特点包括：
- 清除未被引用的对象，释放内存。
- 标记可达对象，防止错误回收。
- 优化对象分配，减少内存碎片。
改进方向
- 使用图遍历算法（如 DFS）识别所有可达对象，模拟完整 GC 过程。
- 添加压缩阶段（Mark-Cojavascriptmpact），减少内存碎片，提高分配效率。
- 支持不同的 GC 算法（如复制 GC、分代 GC）。
本项目适合 学习 JVM 垃圾回收原理，并可扩展为更复杂的 GC 模拟器。
以上就是Java实现基于清除后分配规则的垃圾回收器详解的详细内容，更多关于Java垃圾回收器的资料请关注编程客栈(www.devze.com)其它相关文章！
加载中,请稍侯......
精彩评论