☕ Java基础：（3）垃圾回收机制

垃圾回收机制（Garbage Collection）

GC原理和算法

• 内存管理

  是对象的管理，包括对象空间的分配(new 创建对象)和释放（对象赋值null）。

  垃圾回收器将负责回收所有”不可达“对象的内存空间。

• 垃圾回收过程

  1. 发现无用的对象
  2. 回收无用对象占用的内存空间

  无用的对象指的就是没有任何变量引用该对象。

• 相关算法

  • 引用计数

    堆中每个对象都有一个引用计数。被引用一次，计数加1. 被引用变量值变为null，则计数减1，直到计数为0，则表示变成无用对象。优点是算法简单，缺点是“循环引用的无用对象”无法别识别。

    public class Student {
      String name;
      Student friend;
      
      public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student();
        
        s1.friend = s2;
        s2.friend = s1;    
        s1 = null;
        s2 = null;
      }
    }
    //s1和s2互相引用对方，导致他们引用计数不为0，但是实际已经无用，但无法被识别。
    

  • 引用可达发（根搜索法）

    程序把所有的引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点。

通用的分代垃圾回收机制

将对象分为三种状态：年轻代、年老代、持久代。JVM将堆内存划分为 Eden、Survivor 和 Tenured/Old 空间。

• 年轻代：所有新生成的对象首先都是放在Eden区。

• 年老代：在年轻代中经历了N(默认15)次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。

• 持久代：用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响。

• Minor GC:

  用于清理年轻代区域。Eden区满了就会触发一次Minor GC。清理无用对象，将有用对象复制到 Survivor1、Survivor2 区中(这两个区，大小空间也相同，同一时刻Survivor1和Survivor2 只有一个在用，一个为空)

• Major GC:

  用于清理老年代区域。

• Full GC：

  用于清理年轻代、年老代区域。 成本较高，会对系统性能产生影响。

垃圾回收过程

• 新创建的对象，绝大多数都会存储在Eden中
• 当Eden满了，不能创建新对象，则触发Minor GC，将无用对象清理掉，将剩余对象复制到某个Survivor(S1)中，同时清空Eden区
• 当Eden再次满了，会将S1中不能清空的对象存到另一个Survivor(S2)，同时将Eden中不能清空的复制到S1，保证Eden、S1均被清空
• 重复15次Survivor中未被清理的对象，则复制到老年代区
• 当老年代区满了，则会触发一个一次完整的垃圾回收（Full GC）

JVM调优和Full GC

在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于Full GC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

• 年老代(Tenured)被写满
• 持久代(Perm)被写满
• System.gc() 被显式调用（程序建议GC启动，不是调用GC）
• 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

开发中容易造成内存泄露的操作

• 创建大量无用对象（大量拼接字符串时，使用了String而不是StringBuilder）

• 静态集合类的使用

  像HashMap、Vector、List等这些静态变量的生命周期和应用程序一致，所有的对象Object也不能被释放.

• 各种连接对象(IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象)未关闭

  IO流对象、数据库连接对象、网络连接对象等连接对象属于物理连接，和硬盘或者网络连接，不使用的时候一定要关闭。

• 监听器的使用

  释放对象时，没有删除相应的监听器。

• 程序员无权调用垃圾回收器
• 程序员可以调用System.gc()，该方法只是通知JVM，并不是运行垃圾回收器。尽量少用，会申请启动Full GC，成本高，影响系统性能
• finalize方法，是Java提供给程序员用来释放对象或资源的方法，但是尽量少用