Java語言與C語言中垃圾回收的不同方式研究

尚中君

（天津商務職業學院 天津 300350）

1 引言

在計算機體系中存在不同語言類型，各類語言在實際使用中都可以明顯看到其優缺點，就像C語言和Java語言，各自的優缺點十分明顯，兩者編程思想各異，站在編程的思路進行分析，C語言更像是過程式語言，而Java卻不同，屬于面向對象語言，這是兩者的根本區別。正是因為存在差異性，所以兩者所采用的垃圾回收方式區別也較大，現實工作中，需要結合系統垃圾回收動態特征，對垃圾回收方式進行研究，以此來實現系統運行效率的大幅度提升。

2 Java語言中所采用的垃圾回收機制

隨著科技進步，Java語言應用范圍逐漸擴大，屬于當下較為流行、并且備受關注的編程語言，優勢十分顯著，具有自己獨立的垃圾回收機制。事實上，從語言構建原理來看，Java語言的形成是建立在C++語言的基礎上，屬于一種改良的具有積極影響力的編程語言。Java語言在設計中不僅借鑒了C++語言的優點，還避免了其復雜的結構形態，多重繼承機制問題得以解決，應用價值更高。Java語言所采用的垃圾回收機制復雜度比較低，應用較為容易，可以顯著提高運行效率，是程序運行的保障和前提。研究發現，垃圾回收器作為系統的重要構成，實際上是一種先進的動態存儲分配設備，功能性較為顯著，能自動釋放程序，并且不需要已分配堆塊，可以最大限度利用內存空間，同時也可以自行釋放內存，以此來釋放出更多的空間。運用該垃圾處理器，Java編程人員可以放心內存管理問題，因為在系統運行階段，垃圾收集器會按照事先輸入的指令完成相應的任務，并且實現自動清理以及管理，這樣的設計，會讓系統運行效率更高。但值得注意的是，該垃圾回收機制并不適用于所有的條件，通常情況下，只有同時滿足以下條件時，該回收機制才能正常運行，發揮出應有的價值和作用。一是有對象要求回收；二是系統需要回收。綜上所述可知，Java垃圾回收機制具有一定的先進性，現實中究竟是如何操作的，還需要了解該機制的具體算法。

2.1 引用計數法

引用計數法是所有算法的基礎，屬于較為常見的算法，同時也是使用頻次較高的算法，雖然較為原始，但是應用價值卻比較高。其主旨是通過引用計數設置，對對象進行篩查，當引用計數為0時，則意味著該對象可被系統回收。

2.2 跟蹤算法

引用計數法雖然被廣泛應用，但是卻存在著一定缺陷，那就是無法對循環引用對象進行準確計算，為了解決這一現實問題，跟蹤算法被提出，這是建立在引用計數法基礎上的改良方法，計算結果更加精準，可以彌補引用計數的不足。該方法理論是從根集掃描入手來科學判斷對象是否可達[1]。以此作為前提，擬定清除對象，經過評判達標的對象將會被保留，而沒有達標的對象，自然要進行清除，因為這樣的特性，所以該算法又被稱為清除算法。

2.3 壓縮算法

壓縮算法屬于前文所介紹的清除算法（又叫跟蹤算法）的又一個延伸，結合現實應用情況可以發現，采用跟蹤算法雖然可以彌補計數法的不足，但是同樣存在致命的缺點，主要體現在清除對象后，往往會伴隨出現大量碎片，占據一定的空間，被清除的空間不能二次利用，導致垃圾回收效果不佳。為了解決上述技術難題，在跟蹤算法的基礎上，改良設計，產生了壓縮算法。其原理是在清除階段，將全部對象集中到一端，這樣就會有閑置空間出現。另外，收集器需要對集中對象的引用情況進行更新。

2.4 復制算法

基于壓縮算法，復制算法被研究出來。因為現實使用中，壓縮算法的問題主要集中體現在對象引用更新之后，會伴隨出現冗余的句柄。為了解決這一問題，復制算法被提出，并得到了大范圍應用。其應用主旨是將對象面按照一定標準進行劃分，從而分割成多個空閑面，在此基礎上分配內存空間，讓程序找到對應存儲空間，當空間被填滿時，再借助追蹤算法，完成活動對象掃描。在這一過程中，值得注意的是，這里指的只是掃描，并不是清除，通過結合和互換，垃圾回收效果更加顯著[2]。通過幾種算法的融合，可以將內存空間充分釋放，提高系統運行效率，為程序運轉營造最佳環境。

3 C語言的垃圾回收

相比于Java語言，C語言的垃圾回收有自己的特性，現實應用中，C語言的優勢主要體現在簡潔緊湊上，并且數據類型十分豐富。另外，執行效率也比較理想，基于這樣的特征，擁有大量愛好者。在業界都說，精通C語言，就相當于徹底掌握了編程。那么問題來了，C語言是如何高效處理垃圾回收的呢?這一問題的答案就在于C語言使用了free()函數，并配有垃圾收集器，在兩者的綜合作用下，可以出色完成垃圾回收任務[3]。接下來我們將重點探討C語言垃圾回收是如何工作的。眾所周知，C語言可以允許垃圾回收系統存在，如前文所說，可以顯示分配堆塊。C語言程序中想要實現垃圾回收，就要配合使free0函數，主要目的是要想方設法將垃圾堆塊放回到對應的空閑鏈表中，這是進行垃圾回收的關鍵。基于此，如果C語言程序不借助free()函數，只是單純依靠垃圾收集器，是很難完成相關任務的，根本無法實現內存的全部釋放。C語言所采用的垃圾回收器，從某種角度上來說，更像是垃圾回收器，如果系統內存被占滿時，將會造成系統的癱瘓，系統將無法高效、平穩運行下去。垃圾回收原理見圖1。

圖1 C語言的垃圾回收

從圖1中我們可以看出，C語言的垃圾回收和Java語言是存在明顯區別，C語言的垃圾回收從某種角度進行分析更像獨立線程。C語言垃圾回收方式較為獨特，具有極高的應用價值，可以在保障系統運行效率的同時，有效進行垃圾回收，從而提升垃圾回收質量。現實工作中，采用該方法無論何時需要內存空間，都可以滿足應用程序的要求，系統會將垃圾塊第一時間識別出來，最終返回給堆塊。結合實踐表明，該方法可以達到理想的垃圾回收效果，這里的關鍵在于，應用階段垃圾收集器相當于具備了應用程序的功能，可以準確去調用free()函數，垃圾回收程序更加簡化，當調用返回時，就可以清晰發現空閑塊，最終完成整個垃圾回收過程。如果操作失敗，該垃圾處理裝置會向系統發出求助信號，申請額外的存儲器。假設求助后還是沒有成功，將會繼續求助，直到成功為止。綜上可知，C語言的垃圾回收與Java垃圾回收機制存在較大的不同，采用的是不同垃圾回收方式，現實工作中，只有掌握不同垃圾回收方式的區別，才能更好運用計算機語言，確保系統運行質量。

4 結論

綜上所述，隨著科技的進步，關于系統垃圾回收的研究越來越多，結合研究結果表明，不同語言所采用的垃圾回收方式是存在明顯區別的，不同之處較多，但是不管什么語言，都要想辦法進行高質量的垃圾回收，這對于系統運行質量有著重要作用。基于此，在現實編程工作中，需要從不同語言垃圾回收方式入手，運用相關內存釋放函數，確保內存空間可以得到高效、合理利用，在內存占用結束后，能夠主動完成釋放內存的操作。