1.垃圾收集算法的核心思想
Java語言建立了垃圾收集機(jī)制，用以跟蹤正在使用的對象和發(fā)現(xiàn)并回收不再使用(引用)的對象。該機(jī)制可以有效防范動態(tài)內(nèi)存分配中可能發(fā)生的兩個危險：因內(nèi)存垃圾過多而引發(fā)的內(nèi)存耗盡，以及不恰當(dāng)?shù)膬?nèi)存釋放所造成的內(nèi)存非法引用。

垃圾收集算法的核心思想是：對虛擬機(jī)可用內(nèi)存空間，即堆空間中的對象進(jìn)行識別，如果對象正在被引用，那么稱其為存活對象，反之，如果對象不再被引用，則為垃圾對象，可以回收其占據(jù)的空間，用于再分配。垃圾收集算法的選擇和垃圾收集系統(tǒng)參數(shù)的合理調(diào)節(jié)直接影響著系統(tǒng)性能，因此需要開發(fā)人員做比較深入的了解。

2.觸發(fā)主GC(Garbage Collector)的條件
JVM進(jìn)行次GC的頻率很高,但因?yàn)檫@種GC占用時間極短,所以對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響不大。更值得關(guān)注的是主GC的觸發(fā)條件,因?yàn)樗鼘ο到y(tǒng)影響很明顯?？偟膩碚f,有兩個條件會觸發(fā)主GC:

(1)當(dāng)應(yīng)用程序空閑時,即沒有應(yīng)用線程在運(yùn)行時,GC會被調(diào)用。因?yàn)镚C在優(yōu)先級最低的線程中進(jìn)行,所以當(dāng)應(yīng)用忙時,GC線程就不會被調(diào)用,但以下條件除外。

(2)Java堆內(nèi)存不足時,GC會被調(diào)用。當(dāng)應(yīng)用線程在運(yùn)行,并在運(yùn)行過程中創(chuàng)建新對象,若這時內(nèi)存空間不足,JVM就會強(qiáng)制地調(diào)用GC線程,以便回收內(nèi)存用于新的分配。若GC一次之后仍不能滿足內(nèi)存分配的要求,JVM會再進(jìn)行兩次GC作進(jìn)一步的嘗試,若仍無法滿足要求,則 JVM將報“out of memory”的錯誤,Java應(yīng)用將停止。

由于是否進(jìn)行主GC由JVM根據(jù)系統(tǒng)環(huán)境決定,而系統(tǒng)環(huán)境在不斷的變化當(dāng)中,所以主GC的運(yùn)行具有不確定性,無法預(yù)計它何時必然出現(xiàn),但可以確定的是對一個長期運(yùn)行的應(yīng)用來說,其主GC是反復(fù)進(jìn)行的。

3.減少GC開銷的措施
根據(jù)上述GC的機(jī)制,程序的運(yùn)行會直接影響系統(tǒng)環(huán)境的變化,從而影響GC的觸發(fā)。若不針對GC的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計和編碼,就會出現(xiàn)內(nèi)存駐留等一系列負(fù)面影響。為了避免這些影響,基本的原則就是盡可能地減少垃圾和減少GC過程中的開銷。具體措施包括以下幾個方面:

(1)不要顯式調(diào)用System.gc()
此函數(shù)建議JVM進(jìn)行主GC,雖然只是建議而非一定,但很多情況下它會觸發(fā)主GC,從而增加主GC的頻率,也即增加了間歇性停頓的次數(shù)。這里特別需要說明的是，在代碼中顯示的調(diào)用System.gc()，并不一定能夠進(jìn)行GC，這個我們可以通過finalize()方法進(jìn)行驗(yàn)證，即主動調(diào)用System.gc()，并不一定每次都調(diào)用finalize()方法。finalize()方法的特征是在對象被回收之前， 首先調(diào)用finalize()方法。

(2)盡量減少臨時對象的使用
臨時對象在跳出函數(shù)調(diào)用后,會成為垃圾,少用臨時變量就相當(dāng)于減少了垃圾的產(chǎn)生,從而延長了出現(xiàn)上述第二個觸發(fā)條件出現(xiàn)的時間,減少了主GC的機(jī)會。

(3)對象不用時最好顯式置為Null
一般而言,為Null的對象都會被作為垃圾處理,所以將不用的對象顯式地設(shè)為Null,有利于GC收集器判定垃圾,從而提高了GC的效率。

(4)盡量使用StringBuffer,而不用String來累加字符串(詳見blog另一篇文章JAVA中String與StringBuffer)
由于String是固定長的字符串對象,累加String對象時,并非在一個String對象中擴(kuò)增,而是重新創(chuàng)建新的String對象,如 Str5=Str1+Str2+Str3+Str4,這條語句執(zhí)行過程中會產(chǎn)生多個垃圾對象,因?yàn)閷Υ巫鳌?”操作時都必須創(chuàng)建新的String對象,但這些過渡對象對系統(tǒng)來說是沒有實(shí)際意義的,只會增加更多的垃圾。避免這種情況可以改用StringBuffer來累加字符串,因StringBuffer 是可變長的,它在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)增,不會產(chǎn)生中間對象。

(5)能用基本類型如Int,Long,就不用Integer,Long對象
基本類型變量占用的內(nèi)存資源比相應(yīng)對象占用的少得多,如果沒有必要,最好使用基本變量。什么情況下需要使用Integer？

(6)盡量少用靜態(tài)對象變量
靜態(tài)變量屬于全局變量,不會被GC回收,它們會一直占用內(nèi)存。

(7)分散對象創(chuàng)建或刪除的時間
集中在短時間內(nèi)大量創(chuàng)建新對象,特別是大對象,會導(dǎo)致突然需要大量內(nèi)存,JVM在面臨這種情況時,只能進(jìn)行主GC,以回收內(nèi)存或整合內(nèi)存碎片, 從而增加主GC的頻率。集中刪除對象,道理也是一樣的。它使得突然出現(xiàn)了大量的垃圾對象,空閑空間必然減少,從而大大增加了下一次創(chuàng)建新對象時強(qiáng)制主GC 的機(jī)會。

4.垃圾回收算法
(1)引用計數(shù)收集器
引用計數(shù)是垃圾收集的早期策略。在這種方法中，堆中每一個對象都有一個引用計數(shù)。當(dāng)一個對象被創(chuàng)建了，并且指向該對象的引用被分配給一個變量，這個對象的引用計數(shù)被設(shè)置為1。比如新建一個對象A a=new A();然后a被分配給另外一個變量b，也就是b=a;那么對象a的引用計數(shù)+1。當(dāng)任何其他變量被賦值為對這個對象的引用時，計數(shù)加1。當(dāng)一個對象的引用超過生存期或者被設(shè)置一個新的值時，對象的引用計數(shù)減1，比如令b=c，則a的引用計數(shù)-1。任何引用計數(shù)為0的對象可以被當(dāng)做垃圾收集。當(dāng)一個對象被垃圾收集的時候，它引用的任何對象計數(shù)減1。在這種方法中，一個對象被垃圾收集后可能導(dǎo)致后續(xù)其他對象的垃圾收集行動。比如A a=new A();b=a;當(dāng)b被垃圾回收以后，a的引用計數(shù)變?yōu)?，這樣導(dǎo)致a也被垃圾回收。

方法的好處：引用計數(shù)收集器可以很快執(zhí)行，交織在程序的運(yùn)行之中。這個提醒對于程序不能被長時間打斷的實(shí)時環(huán)境很有利。

方法的壞處：引用計數(shù)無法檢測出循環(huán)（即兩個或者更多的對象互相引用）。循環(huán)的例子如，父對象有一個子對象的引用，子對象又反過來引用父對象。這樣對象用戶都不可能計數(shù)為0，就算它們已經(jīng)無法被執(zhí)行程序的根對象觸及。還有一個壞處就是，每次引用計數(shù)的增加或者減少都帶來額外的開銷。

(2)追蹤收集器
垃圾檢測通常通過建立一個根對象的集合并且檢查從這些根對象開始的可觸及性來實(shí)現(xiàn)。如果正在執(zhí)行的程序可以訪問到的根對象和某個對象之間存在引用路徑，這個對象就是可觸及的。對于程序來說，根對象總是可以訪問的。從這些根對象開始，任何可以被觸及的對象都是被認(rèn)為是“活動”的對象。無法被觸及的對象被認(rèn)為是垃圾，因?yàn)樗鼈儾辉谟绊懗绦虻奈磥韴?zhí)行。

跟蹤收集器是追蹤從根結(jié)點(diǎn)開始的對象引用圖。在追蹤過程中遇到的對象以某手方式打上標(biāo)記?？偟膩碚f，要么在對象本身上設(shè)置標(biāo)記，要么用一個獨(dú)立的位圖來設(shè)置標(biāo)記。當(dāng)追蹤結(jié)束時，未被標(biāo)記的對象就是無法觸及的，從而可以被收集。

基本的追蹤算法被稱作“標(biāo)記并清除”。這個名字指出垃圾手機(jī)的兩個階段。在標(biāo)記階段，垃圾收集器遍歷引用樹，標(biāo)記每一個遇到的對象。在清除階段，未被標(biāo)記的對象被釋放，釋放對象后獲得的內(nèi)存被返回到正在執(zhí)行的程序。在Java虛擬機(jī)中，清除步驟必須包括對象的終結(jié)。

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