Garbage Collector em Java é um processo pelo qual programas Java executam gerenciamento de memória automático. Programas Java são compilados em byte-code que podem ser rodados na JVM. Quando programas rodam na JVM, objetos são criados na heap, que é uma parte de memória dedicada para o programa. Ao passar do tempo alguns objetos não vão ser mais necessários, então o garbage collector os deleta para liberar espaço na memória.
É um processo automático de olhar a memória heap e identificar quais objetos estão em uso e quais não, e deletar esses objetos não usados. Um objeto em uso, também chamado de vivo, significa que uma parte do progrma mantém um ponteiro apontando para aquele objeto. Objetos não usados, também chamados de mortos, não são referênciados por nenhuma parte do programa.
Colectores de lixo funcionam sobre o conceito de Garbage Collector Roots para identificar objetos vivos ou mortos. Exemplos dessas roots:
- Classes executadas pelo executor de classes do sistema (com exceção dos executores de classes customizadas)
- Threads ativas
- Variáveis locais e parâmetros dos métodos em execução
- Variáveis locais e parâmetros de métodos JNI (Java Native Interface)
- Referências globais de JNI
- Objetos utilizados como monitores para sincronização
- Objetos mantidos da coleta de lixo pela JVM para seus fins
O garbage collector percorre o grafo de objetos da memória, comceçando pelas roots e suas referências posteriores.
O GC visita um objeto e o marca como acessível (vivo). Objetos que não podem ser visitados são considerados mortos (não usados).
Após essa etapa de visita, temos um espaço de memória ocupado por objetos usados e não usados. Agora a liberação de fragmentos de memória que contêm os objetos não usados.
Os objetos removidos não necessariamente estavam em posições contíguas da memória. A memória então é compactada para que os objetos remanescentes estejam um após o outro. Isso facilita alocar memória para novos objetos de forma sequencial.
Os coletores de lixo implementam uma estratégia chamada coleta geracional, que categoriza os objetos por idade. Percorrer toda a uma lista de objetos na memória para marcar e compactar é ineficiente, visto que quanto mais objetos maior a lista, levando a um tempo mais longo de coleta.
A maioria dos objetos tem uma vida muito curta. Por isso o Java realiza a coleta de lixo por gerações.
Objetos criados recentemente começam na geração jovem. Esta é subdividida em duas:
- Espaço Eden (EdenSpace): Todos os objetos começam aqui.
- Espaços dos Sobreviventes (FromSpace e ToSpace): Os ojetos daqui são movidos para o Espaço Eden após um ciclo de coleta.
Quando objetos são coletados a partir da geração jovem, é um evento menor de coleta de lixo (Minor GC).
Exemplo de coleta:
- O Eden tem todos os objetos
- Uma coleta de lixo menor ocorre, objetos mortos são removidos do Eden. Todos os objetos vivos são movidos para o FromSpace. Agora o Espaço Eden e o ToSpace estão vazios.
- Objetos são criados e adicionados ao Eden. Alguns objetos do Eden e do FromSpace se tornam mortos.
- Outro evento menor de GC ocorre. Todos os objetos vivos são movidos para o ToSpace. Agora Eden e FromSpace estão vazios.
Quando os objetos sobreviventes adquirem uma certa experiência em serem movidos entre espaços, eles são transferidos para a Geração Velha.
Esta geração também é chamada de TEnured Generation e contém os objetos que continuaram nos Espaços de Sobreviventes por muito tempo. Há um limite de quantos ciclos de coleta um objeto tem que sobreviver para ser promovido para geração velha.
Quando objetos são coletados da GEração Velha, chamamos de evento maior de coleta de lixo.
Metadados e metódos são alocados na geração permanente. Ela é usada ela JVM durante o tempo de execução baseada nas classes utilizadas na aplicação. Classes que não estão mais sendo usadas podem ser coletadas pelo Garbage Collector.