完成自界说 Java 废物搜集器需求深化了解 JVM 常识、对 OpenJDK 及内存办理原理都有一定的理解。 Java 的主动内存办理是其最显著的功用之一，它为开发者供给了无需手动办理内存分配和开释的便当。可是，在某些情况下，开发者希望创立一个自界说的 Java 主动内存办理体系，以满意特定的需求。在本指南将供给规划和完成自界说 Java 主动内存办理体系的详细过程。

第 1 步：了解 Java’s Memory Model （Java 内存模型）

在创立自界说内存办理体系之前，了解 Java 的内存模型（由堆和栈组成）至关重要。堆存储目标，栈存储局部变量和方法调用信息。自界说内存办理体系应在此内存模型内运行。

第 2 步：规划自界说内存分配器

自界说内存分配器担任为新目标分配内存。在规划内存分配器时，需考虑以下几点：

  • 分配战略： 挑选固定巨细内存空间、可变巨细内存空间或两者的组合。
  • 内存对齐： 确保依据底层硬件和 JVM 要求正确对齐内存。
  • 碎片： 考虑尽量削减碎片的战略，如将巨细类似的目标分配在一起或使用阻隔的闲暇列表。

第 3 步：完成引证盯梢

要办理目标生命周期，就需求一种盯梢目标引证的机制。能够使用引证计数或盯梢机制来施行引证盯梢。在引证计数中，每个目标都会保存一个对其引证数量的计数器，而在盯梢机制中，内存办理器会定时扫描内存以辨认实时目标。

第 4 步：挑选废物收回算法

挑选合适使用程序要求的废物收回算法。一些常见的算法包含

  • 符号 – 铲除： 符号活泼目标，然后铲除废物目标以收回内存。
  • 符号 – 收拾： 与符号 – 铲除类似，但也会收拾实时目标以削减碎片。
  • 复制： 将堆划分为两个区域，将活泼目标从一个区域移到另一个区域，留下接连的闲暇内存块。

具体可参阅 Android 内存泄漏总结

第 5 步：履行根目标（Root Object）辨认

辨认作为盯梢实时目标起点的根目标。根目标一般包含全局变量、线程栈和其他特定于使用程序的根目标。为自界说内存办理体系保护一组根目标。

第 6 步：履行符号算法

规划并施行一种符号算法，经过从根目标开端遍历目标引证来辨认实时目标。常见的符号算法包含深度优先搜索（DFS）和广度优先搜索（BFS）。

第 7 步：履行铲除算法

规划并施行一种铲除算法，用于收回废物目标（未符号为活泼目标）占用的内存。具体做法能够是遍历整个内存空间并开释未符号的目标，或者在符号阶段保护一个废物目标列表并在符号后开释它们。

第 8 步：内存收拾（可选）

如果内存模型简单出现碎片，可能需求施行一种内存收拾算法，经过将实时目标移近并创立接连的闲暇内存块来对内存进行碎片收拾。

第 9 步：与使用程序集成

经过替换默许内存办理体系并确保在整个使用程序代码中正确办理目标引证，将自界说内存办理体系与 Java 使用程序集成。

第 10 步：监控和优化

监控自界说内存办理体系的功能和行为，以确定任何问题或需求改进的当地。微调堆巨细、分配战略和搜集频率等参数，以优化功能，满意特定使用需求。

以下是 Java 中一个基本的符号 – 铲除废物搜集器示例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
class CustomObject {
  boolean marked = false;
  List<CustomObject> references = new ArrayList<>();
}
class MemoryManager {
  List<CustomObject> heap = new ArrayList<>();
  List<CustomObject> roots = new ArrayList<>();
  CustomObject allocateObject() {
    CustomObject obj = new CustomObject();
    heap.add(obj);
    return obj;
   }
  void addRoot(CustomObject obj) {
    roots.add(obj);
   }
  void removeRoot(CustomObject obj) {
    roots.remove(obj);
   }
  void mark(CustomObject obj) {
    if (!obj.marked) {
      obj.marked = true;
      for (CustomObject ref : obj.references) {
        mark(ref);
       }
     }
   }
  void sweep() {
    List<CustomObject> newHeap = new ArrayList<>();
    for (CustomObject obj : heap) {
      if (obj.marked) {
        obj.marked = false;
        newHeap.add(obj);
       }
     }
    heap = newHeap;
   }
  void collectGarbage() {
    // Mark phase
    for (CustomObject root : roots) {
      mark(root);
     }
    // Sweep phase
    sweep();
   }
}

结论

总归，在 Java 中完成自界说主动内存办理体系是一项杂乱而高级的使命，需求对 JVM 内部结构有深化的了解。示例仅演示了一个基本的符号 – 打扫废物搜集器，可作为理解废物搜集原理的入门。