Основы управления памятью в Java
Общие сведения о управление памятью
Управление памятью - это процесс размещения новых объектов и удаление неиспользуемых объектов, чтобы освободить место для этих новых ассигнований объектов. Традиционным для языков программирование способом управления памятью является ручной. Его сущность является в следующем:
- Для создания объекта в динамической памяти программист явно вызывает команду выделения памяти. Эта команда возвращает указатель на выделенную область памяти, который сохраняется и используется для доступа к ней.
- До тех пор, пока созданный объект нужен для работы программы, программа обращается к нему через ранее сохранённый указатель.
- Когда надобность в объекте проходит, программист явно вызывает команду освобождения памяти, передавая ей указатель на удаляемый объект.
- Ручное управление памятью допускает потенциально возможные две проблемы: висячие ссылки и утечки памяти.
Висячая ссылка — это оставшаяся в использовании ссылка на объект, который уже удалён. После удаления объекта все сохранившиеся в программе ссылки на него становятся «висячими». Память, занимаемая ранее объектом, может быть передана операционной системе и стать недоступной, или быть использована для размещения нового объекта в той же программе.
Утечка памяти - процесс неконтролируемого уменьшения объёма свободной оперативной или виртуальной памяти компьютера, связанный с ошибками в работающих программах, вовремя не освобождающих ненужные уже участки памяти.
Все проблемы ручного способа управления памяти в Java решает автоматический сборщик мусора. Но пред ознакомлением со сборщиком мусора, нужно разъяснить понятие кучи(heap).
Куча
В Java все объекты находятся в области памяти под названием куча. Куча создается, когда JVM запускается и может увеличиваться или уменьшаться в размерах во время выполнения приложения. Когда куча становится полной, происходит механизм сборки мусора. Все объекты, которые никогда больше не будут использоватся, очищаются. тем самым освобождая место для новых объектов.
Также нужно обратить внимание, что JVM использует больше памяти, чем занимает куча. Например, для методов Java и стеков потоков выделяется память отдельно от кучи.
Размер кучи зависит от используемой платформы, но, как правило, это где-то между 2 и 128 Кб.
Garbage Collection
Механизм сборки мусора - это процесс освобождения места в куче, для возможности добавления новых объектов.
Объекты создаются посредством оператора new, тем самым присваивая объекту ссылку. Закончив работу с объектом, вы просто перестаете на него ссылаться — достаточно присвоить переменной ссылку на другой объект или значение null либо прекратить выполнение метода, чтобы его локальные переменные завершили свое существование естественным образом. Объекты, ссылки на которые отсутствуют, принято называть мусором (garbage), который будет удален.
Виртуальная машина Java, применяя механизм сборки мусора, гарантирует, что любой объект, обладающий ссылками, остается в памяти — все объекты, которые недостижимы из выполняемого кода ввиду отсутствия ссылок на них, удаляются с высвобождением отведенной для них памяти. Точнее говоря, объект не попадает в сферу действия процесса сборки мусора, если он достижим посредством цепочки ссылок, начиная с корневой (root) ссылки, т.е. ссылки, непосредственно существующей в выполняемом коде.
Память освобождается сборщиком мусора по его собственному "усмотрению" и обычно только в тех случаях, когда для дальнейшей работы программы необходим фрагмент свободной памяти большего размера, нежели тот, который имеется в распоряжении виртуальной машины в данный момент, либо если сборщик мусора "предвидит" потенциальную нехватку памяти в ближайшем будущем. Программа может (часто именно так и происходит) завершить работу, не исчерпав ресурсов свободной памяти или даже не приблизившись к этой черте, и поэтому ей так и не потребуются "услуги" сборщика мусора. Объект считается "более недостижимым", если ни одна из переменных в коде, выполняемом в данный момент, не содержит ссылок на него либо цепочка ссылок, которая могла бы связать объект с некоторой переменной программы, обрывается.
Мусор собирается системой без вашего вмешательства, но это не значит, что процесс не требует внимания вовсе. Необходимость создания и удаления большого количества объектов существенным образом сказывается на производительности приложений, и если быстродействие программы является важным фактором, следует тщательно обдумывать решения, связанные с созданием объектов, — это, в свою очередь, уменьшит и объем мусора, подлежащего утилизации.