?

1.垃圾回收

1.1概念

在Java語言中，垃圾回收(Garbage Collection，GC)是一個非常重要的概念。

它的主要作用是回收程序中不再被使用的內(nèi)存，Java提供的GC功能可以自動監(jiān)測對象是否已經(jīng)超過作用域從而達到自動回收內(nèi)存的目的。即垃圾回收的是無任何引用的對象占據(jù)的內(nèi)存空間而不是對象本身。

1.2任務(wù)

Java語言提供了垃圾回收器來自動檢測對象的作用域，可自動地把不再被使用的存儲空間釋放掉。

具體而言，垃圾回收器主要負責(zé)三個事情

• 分配內(nèi)存；
• 保證不再被使用的內(nèi)存被釋放掉；
• 保證被引用的對象不會被回收。

1.3方式

垃圾回收器通常是作為一個單獨的低優(yōu)先級的線程運行，不可預(yù)知的情況下對內(nèi)存堆中已經(jīng)死亡或者長時間沒有使用的對象進行清除和回收，程序員不能實時的調(diào)用垃圾回收器對某個對象或所有對象進行垃圾回收。

2.垃圾回收

要回收的垃圾：不可能在被任何途徑使用的對象

找到這些對象的方法：

2.1引用計數(shù)法

給對象中添加一個引用計數(shù)器。

• 每當一個地方一用這個對象時，計數(shù)器值+1；
• 當引用失效時，計數(shù)器值-1。

任何計數(shù)值為0的對象就是不可能再被使用的對象。

Java中沒有使用這種算法，因為這種算法很難解決對象之間相互引用的情況。

舉例：

/*** 虛擬機參數(shù)：-verbose:gc*/ public class ReferenceCountingGC {private Object instance = null;private static final int _1MB = 1024 * 1024;/** 這個成員屬性唯一的作用就是占用一點內(nèi)存 */private byte[] bigSize = new byte[2 * _1MB];public static void main(String[] args){ReferenceCountingGC objectA = new ReferenceCountingGC();ReferenceCountingGC objectB = new ReferenceCountingGC();objectA.instance = objectB;objectB.instance = objectA;objectA = null;objectB = null;System.gc();} }

運行結(jié)果：

GC 4417K->288K(61440K), 0.0013498 secs] [Full GC 288K->194K(61440K), 0.0094790 secs]

兩個對象相互引用著，但是虛擬機還是把兩個對象回收掉了。

這說明虛擬機并不是通過引用計數(shù)法來判定對象是否存活的。

2.2可達性分析

這個算法的思想是：用過一系列成為“GC Root”的對象作為起始點，從這些節(jié)點向下搜索，搜索所走過的路徑成為引用鏈。

當一個對象到GC Root沒有任何引用鏈（即GC Roots到對象不可達）時，則證明此對象是不可用的。

Java中的GC Roots對象包括：

• 虛擬機棧（棧幀中的局部變量區(qū)，也叫作局部變量表）中引用的對象；
• 方法去中的類靜態(tài)屬性引用的對象；
• 方法區(qū)中常量引用的對象；
• 本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對象。

GC Roots舉例：

下圖為GC Roots的引用鏈

由圖可知，obj8、obj9、obj10都沒有到GC Roots對象的引用鏈。

即便obj9和obj10之間有引用鏈，它們還是會被當成垃圾處理，可以進行回收。

2.2.1 GC停頓（的原因）

判斷對象是否存活的可達性分析對時間的敏感還體現(xiàn)在GC停頓上。

因為可達性分析工作必須在一個能確保一致性的快照中進行，

• “一致性”的意思是指在整個分析期間整個執(zhí)行系統(tǒng)看起來就像被凍結(jié)在某個時間點上，不可以出現(xiàn)分析過程中對象引用關(guān)系還在不斷變化的情況。
• 不然的話可達性分析的結(jié)果就無法得到保證，這是導(dǎo)致GC進行時必須停頓所有Java執(zhí)行線程的一個重要原因。

3.四種引用狀態(tài)

JDK1.2之前，Java中引用的定義很傳統(tǒng)：

? ? ? ? 如果引用類型的數(shù)據(jù)中存儲的數(shù)值代表的是另一塊內(nèi)存的起始地址，就稱這塊內(nèi)存代表著一個引用。

（定義很純粹，但過于狹隘——一個對象只有被引用或者沒被引用兩種狀態(tài)）

我們希望描述這樣一類對象：

當內(nèi)存的空間還足夠時，則能保留在內(nèi)存中；

如果內(nèi)存空間再進行垃圾收集后還是非常緊張，則可以拋棄這些對蒼。

JDK1.2之后，Java對引用的概念進行了擴展，將引用分為：強引用、軟引用、弱引用、虛引用四種，這四種引用強度一次減弱。

1.強引用

Object obj=new Object();這類引用；

如果一個對象具有強引用，那垃圾回收器當內(nèi)存不夠時，寧愿拋出outofmemory錯誤也不會程序終止。

只要強引用還存在，垃圾回收器永遠不會回收掉被引用的對象。

2.軟引用

有些還有用但并非必需的對象。

如果一個對象具有軟引用，如內(nèi)存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果內(nèi)存不足，就會回收這些對象的內(nèi)存（可以實現(xiàn)內(nèi)存敏感的高速緩存，軟引用可以和一個引用隊列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用）

如果這次回收還沒有足夠的內(nèi)存，才會拋出內(nèi)存溢出異常。

Java中SoftReference表示軟引用。

主要特點：

具有較強的引用功能。

只有當內(nèi)存不夠的時候，才進行回收這類內(nèi)存；

因此在內(nèi)存足夠的時候，它們通常不被回收。

這些引用對象還能保證在Java拋出OutOfMemory 異常之前，被設(shè)置為null。

它可以用于實現(xiàn)一些常用圖片的緩存，實現(xiàn)Cache的功能，保證最大限度的使用內(nèi)存而不引起OutOfMemory。

3.弱引用

非必需對象。

被弱引用關(guān)聯(lián)的對象智能生存到下一次垃圾回收之前。

垃圾回收器工作之后，無論當前內(nèi)存是否足夠，都會回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對象。

Java中的類WeakReference表示弱引用。

4.虛引用

這個引用在內(nèi)存中存在的唯一目的就是：在這個對象被收集器回收時收到一個系統(tǒng)通知。跟蹤垃圾回收過程，清理被銷毀對象的相關(guān)資源。

被虛引用關(guān)聯(lián)的對象，和其生存時間完全沒關(guān)系，無法通過虛引用來取得一個對象實例。

Java中的類PhantomReference表示虛引用。

對于可達性分析算法而言，未到達的對象并非是“非死不可”的，若要宣判一個對象死亡，至少需要經(jīng)歷兩次標記階段：

如果對象在進行可達性分析后發(fā)現(xiàn)，沒有與GC Roots相連 的引用鏈，則該對象被第一次標記并進行篩選。

篩選條件為：是否有必要執(zhí)行該對象的finalize方法。

若對象沒有覆蓋finalize方法或者改對象否認finalize方法是否已經(jīng)被虛擬機執(zhí)行過了，則均視作不必要執(zhí)行該對象的finalize方法，即該對象將會被回收；

反之，若該對象覆蓋了finalize并且該finalize方法并沒有被執(zhí)行過，那么，這個對象會被放置在一個叫F-Queue的隊列中，之后會有虛擬機自動建立的、優(yōu)先級低的Finalizer線程去執(zhí)行，而虛擬機不必要等待該線程執(zhí)行結(jié)束。即虛擬機只負責(zé)建立線程，其他的事情交給此線程去處理。

對F-Queue中的對象進行第二次標記。

如果對象在finalize方法中拯救了自己（即關(guān)聯(lián)上了GC Roots引用鏈），如把this關(guān)鍵字賦值給其他變量，那么在第二次標記的時候該對象將從“即將回收”的集合中移除；

如果對象還是沒有拯救自己，那就會被回收。

但是他只能拯救自己一次，第二次就被回收了，具體示例代碼如下：

package com.demo;/** 此代碼演示了兩點：* 1.對象可以再被GC時自我拯救* 2.這種自救的機會只有一次，因為一個對象的finalize()方法最多只會被系統(tǒng)自動調(diào)用一次* */ public class FinalizeEscapeGC {public String name;public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;public FinalizeEscapeGC(String name) {this.name = name;}public void isAlive() {System.out.println("yes, i am still alive :)");}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println("finalize method executed!");System.out.println(this);FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;}@Overridepublic String toString() {return name;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC("leesf");System.out.println(SAVE_HOOK);// 對象第一次拯救自己SAVE_HOOK = null;System.out.println(SAVE_HOOK);System.gc();// 因為finalize方法優(yōu)先級很低，所以暫停0.5秒以等待它Thread.sleep(500);if (SAVE_HOOK != null) {SAVE_HOOK.isAlive();} else {System.out.println("no, i am dead : (");}// 下面這段代碼與上面的完全相同,但是這一次自救卻失敗了// 一個對象的finalize方法只會被調(diào)用一次SAVE_HOOK = null;System.gc();// 因為finalize方法優(yōu)先級很低，所以暫停0.5秒以等待它Thread.sleep(500);if (SAVE_HOOK != null) {SAVE_HOOK.isAlive();} else {System.out.println("no, i am dead : (");}} }

運行結(jié)果如下：

leesfnullfinalize method executed!leesf yes, i am still alive :) no, i am dead : (

由結(jié)果可知，該對象拯救了自己一次，第二次沒有拯救成功。

因為對象的finalize方法至多只被系統(tǒng)調(diào)用一次。

此外，從結(jié)果我們可以得知：一個堆對象的this（放在局部變量表中的第一項）引用會永遠存在，在方法體內(nèi)可以將this吟詠風(fēng)賦值給其他變量，這樣讀一中的對象就可以被其他變量所引用，即不會被回收。

4.方法區(qū)的垃圾回收

方法區(qū)的垃圾回收主要回收兩部分內(nèi)容：

廢棄常量

無用的類

4.1判斷廢棄常量

沒有其他地方引用的常量。

以字面量回收為例，如果一個字符串“abc”已經(jīng)進入了常量池，但是當前系統(tǒng)并沒有一個String對象引用了叫做“abc”的字面量，那么，如果發(fā)生垃圾回收并且有必要時，“abc”就會被系統(tǒng)移出常量池。

常量池中的其他類（接口）、方法、字段的符號引用也與此類似。

4.2判斷無用的類

需要滿足以下三個條件：

該類所有的實例都已被回收。即Java堆不存在該類的任何實例。

加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收；

該類對應(yīng)的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法再任何地方通過反射訪問該類的方法。

滿足以上三個條件的類可以進行垃圾回收。但是并不是無用就被回收，虛擬機提供了一些參數(shù)供我們配置。

5.垃圾收集算法

5.1標記—清除算法

最基礎(chǔ)的算法。

分為“標記”和“清除”兩個階段：

標記處所有需要回收的對象

標記完成后，統(tǒng)一回收所有被標記的對象。

不足：

• 效率：標記和清除兩個階段的效率都不高；
• 空間：標記清除后會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片。內(nèi)存碎片太多可能導(dǎo)致以后程序運行過程中需要分配大對象時，無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前出發(fā)一次垃圾收集動作。

執(zhí)行過程如圖：

5.2復(fù)制（Copying）算法

為了解決效率問題。

將可用的內(nèi)存分為兩塊，每次只用其中一塊，當這一塊內(nèi)存用完了，就醬還存活著的對象復(fù)制到另一塊上面，然后再把已經(jīng)是用過的內(nèi)存空間一次性清理掉。

這樣每次就只需要對整個半?yún)^(qū)進行內(nèi)存回收。

內(nèi)存分配時也不需要考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況。只需要移動指針，按照順序分配即可。

缺點：

內(nèi)存縮小為了原來的一半，代價較高。

現(xiàn)在的商用虛擬機都采用這種算法來回收新生代。

不過研究表明1:1的比例非常不科學(xué)。因此新生代的內(nèi)存被劃分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間。每次使用Eden和其中的一塊Survivor。

每次回收時，將Eden和Survivor中還存活的對象一次性復(fù)制到另外一塊Survivor空間上。最后清理掉Eden和剛才用過Survivor空間。

HotSpot虛擬機默認Eden區(qū)和Survivor區(qū)的比例為8:1，意思是，每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個新生代容量的90%.

當然，我們沒法保證每次回收的都只有不讀偶10%的對象存活，當Survivor空間不夠用時，需要依賴老年代進行分配擔(dān)保（Handle Promotion）。

5.3標記—整理（Mark-Compact）算法

復(fù)制算法在對象詢貨率較高的場景下需要進行大量的復(fù)制操作，小效率較低。

萬一對象存活率為100%，那么需要由額外的空間進行分配擔(dān)保。

老年代都是不易被回收的對象，對象存活率較高，因此一般不能直接選用復(fù)制算法。

根據(jù)老年代的特點，有人提出了另外一種標記—整理算法。

? ? ? ? 過程與標記—清除算法一樣，不過不是直接對可回收的對象進行整理，而是讓所有存活對象都向一段移動，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。

工作過程如圖：

5.4分代收集算法

根據(jù)上面的內(nèi)容，用一張圖概括一下堆內(nèi)存的布局：

現(xiàn)代商用虛擬機基本都采用分代收集算法來進行垃圾回收。

根據(jù)對象的生命周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，然后根據(jù)各塊的特點采用最適當?shù)氖占惴ā?/p>

大批對象死去，商量對象存活的（新生代），使用復(fù)制算法，復(fù)制成本低；對象存活率高，沒有額外的空間進行分配擔(dān)保的（老年代），采用標記—清除算法或者標記—整理算法。

6.垃圾收集器

垃圾收集器就是上面講的理論知識的具體實現(xiàn)了。

不同虛擬機提供的垃圾收集器可能會有很大的差別。

我們使用的是HotSpot，HotSpot所包含的收集器如圖：

上圖展示了7種作用域不同分代的收集器。

如果兩個收集器之間有連線，說明它們可以搭配使用。

虛擬機所處的區(qū)域說明它是屬于新生代收集器還是老年代收集器。

必須明確一個觀點：沒有最好的收集器，更加沒有萬能的收集器，只能選擇對具體應(yīng)用最合適的收集器。

6.1Serial收集器

最基本、發(fā)展歷史最悠久的收集器。

采用復(fù)制算法的單線程的收集器。

• 單線程意味著它只會使用一個CPU或一條線程去完成垃圾收集工作；
• 另一方面也意味著它進行垃圾收集時必須暫停其它線程的所有工作，直到它收集結(jié)束為止。（在用戶不可見的情況下要把用戶正常工作的線程全部停掉）——這對很多應(yīng)用是難以接受的。

目前為止，Serial收集器依然是虛擬機運行在Client模式下默認的新生代收集器，因為它簡單而高效。

用戶桌面應(yīng)用場景中，分配給虛擬機管理的內(nèi)存一般來說不會很大，收集幾十兆甚至一兩百兆的新生代停頓時間在幾十毫秒到一百毫秒，只要不是頻繁地發(fā)生，這點停頓是完全可以接受的。

Serial收集器運行過程如下圖所示：

說明：

需要STW(Stop The World)，停頓時間長；

簡單高效，對于單個CPU環(huán)境而言，Serial收集器由于沒有線程交互開銷，可以獲取最高單線程收集效率。

6.2ParNew收集器

其實是Serial的多線程版本。輸了使用多條線程進行垃圾收集之外，其余行為和Serial收集器完全一樣，包括使用的也是復(fù)制算法。

它是Server模式下的虛擬機首選的新生代收集器，其中一個很重要的和性能無關(guān)的原因是，處理Serial收集器外，目前只有它能與CMS收集器配合工作。

CMS收集器是一塊幾乎可以認為有劃時代意義的垃圾收集器。因為它第一次實現(xiàn)了讓垃圾收集線程與用戶線程基本上同時工作。

ParNew收集器在但CPU環(huán)境中絕對不會有比Serial收集器更好的效果，甚至由于線程交互的開銷，該收集器在兩個CPU的環(huán)境中都不能百分之百保證可以超越Serial收集器。

當然，隨著可用CPU數(shù)量的增加，它對于GC時系統(tǒng)資源的有效利用還是很有好處的。

它默認開啟的收集線程數(shù)與CPU相同，在CPU數(shù)量非常多的情況下，可以使用-XX:ParallelGCThreads參數(shù)來限制垃圾收集的線程數(shù)。

6.3 Parallel Scavenge收集器

也是一個新生代收集器，也是使用復(fù)制算法，也是并行的多線程收集器。

特點：關(guān)注的點和其他收集器不同。

• CMS等收集器的關(guān)注點是盡可能縮短垃圾收集時用戶線程的停頓時間；
• Parallel Scavenge收集器的目標則是達到一個可控制的吞吐量。

吞吐量：CPU用于運行用戶代碼時間與CPU總消耗時間的比值。

即吞吐量=運行用戶代碼時間/（運行用戶代碼時間+垃圾收集時間）

此外，Parallel Scavenge收集器是虛擬機運行在Server模式下的默認垃圾收集器。

?

• 停頓時間短適合需要與用戶交互的程序，良好的響應(yīng)速度能提升用戶體驗；
• 高吞吐量則可以高效率利用CPU時間，盡快完成運算任務(wù)，主要是和在后臺運算而不需要太多交互的任務(wù)。

虛擬機提供了-XX:MaxGCPauseMillis和-XX:GCTimeRatio兩個參數(shù)來精確控制最大垃圾收集停頓時間和吞吐量大小。

• GC停頓時間的縮短是以犧牲吞吐量和新生代空間換取的，所以第一個參數(shù)也不是越小越好；

由于與吞吐量密切相關(guān)，Parallel Scavenge收集器也稱作“吞吐量有限收集器”。

Parallel Scavenge收集器有一個-XX:UseAdaptiveSizePolicy參數(shù)，這是一個開關(guān)參數(shù)：

• 這個參數(shù)打開后，就不需要手動指定新生代的大小、Eden區(qū)和Survivor區(qū)參數(shù)等細節(jié)參數(shù)了；
• 虛擬機會根據(jù)這些參數(shù)以提供最合適的停頓時間或者最大的吞吐量。
• 適用于對收集器運作原理不是很了解，以至于在優(yōu)化比較困難時。使用此收集器配合自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，把內(nèi)存管理的調(diào)優(yōu)任務(wù)交給虛擬機來完成。

6.4Serial Old收集器

Serial 收集的老年版本，單線程，使用“標記—整理”算法，主要意義是給Client模式下的虛擬機使用。

6.5Parallel Old收集器

Parallel Scavenge收集器的老年版本，使用多線程和“標記—整理”算法。

此收集器在JDK1.6之后出現(xiàn)，“吞吐量優(yōu)先收集器”終于有了比較名副其實的應(yīng)用組合。

在注重吞吐量以及CPU資源敏感的場合，都可以優(yōu)先考慮Parallel Scavenge收集器+Parallel Old收集器的組合。

運行過程如圖：

6.6CMS收集器

Concurrent Mark Sweep收集器以互毆最短回收停頓時間為目標，使用“標記—清除”算法，收集過程分為以下四步：

初始標記：標記GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對象，時間很短；

并發(fā)標記：進行GC Roots Tracing（可達性分析）過程，時間很長；

重新標記：修正并發(fā)標記期間因用戶程序繼續(xù)運作而導(dǎo)致標記陳升變動的那一部分對象的標記記錄，時間較長；

并發(fā)清除：回收內(nèi)存空間，時間很長。

其中，2和4耗時最長，但是可以與用戶線程兵法執(zhí)行。

運行過程如下：

說明：

對CPU資源非常敏感，可能會導(dǎo)致應(yīng)用程序變慢，吞吐量下降；

無法處理浮動垃圾。

因為在并發(fā)清理階段用戶線程還在運行，自然就會產(chǎn)生新的垃圾，而在此次收集中無法收集它們，只能留到下次收集，這部分垃圾為浮動垃圾。

同時由于用戶線程并發(fā)執(zhí)行，所以需要預(yù)留一部分老年代空間提供并發(fā)收集時程序運行使用。

由于采用“標記—清除”算法，會產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，不利于大對象的分配，可能會提前出發(fā)一次Full GC.

虛擬機提供了-XX:UseCompactAtFullCollection參數(shù)來進行碎片的合并整理過程，這樣會使得停頓時間過長；

虛擬機還提供了一個參數(shù)配置-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction，用于設(shè)置執(zhí)行多少次不壓縮的Full GC后，接著來一次帶壓縮的GC。

6.7 G1收集器

G1是目前技術(shù)發(fā)展的最前沿成果之一。

HotSpot開發(fā)團隊賦予它的使命是未來可以替換掉JDK1.5中發(fā)布的CMS收集器。

與其他GC收集器相比，G1收集器有以下特點：

并行和并發(fā)：使用多個CPU來多段Stop The World停段時間，與用戶線程并發(fā)執(zhí)行；

分代收集：獨立管理整個堆，但是能夠采用不同的方式去處理新創(chuàng)建的對象和已經(jīng)存活了一段時間、熬過多次GC的就對象，以獲取更好的收集效果；

空間整合：基于“標記—整理”算法，無內(nèi)存碎片便產(chǎn)生；

可預(yù)測的停頓：能建立可預(yù)測的停頓時間模型，能讓使用者明確指定在一個長度為M毫秒的時間片段內(nèi)，小號在垃圾收集上的時間不得超過N毫秒；

在G1之前的收集器，收集范圍都是整個新生代或者老年代。

使用G1收集器時，Java堆的內(nèi)存布局與其他的收集器有很大的額差別，他將整個Java堆劃分為多個大小相等的獨立區(qū)域（Region）。雖然還保留由新生代和老年代的概念，但是新生代和老年代不再是物理隔離的了，它們都是一部分（可以不連續(xù)）Region的結(jié)合。

6.8常用的收集器組合

7.理解GC日志

每種收集器的日志形式都是由它們自身的實現(xiàn)決定的。即每種收集器的日志格式都可不一樣。

不過虛擬機為了方便用戶閱讀，將各個收集器的日志都維持了一定的共享。

看下面一段GC日志：

[GC [DefNew: 310K->194K(2368K), 0.0269163 secs] 310K->194K(7680K), 0.0269513 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.03 secs] [GC [DefNew: 2242K->0K(2368K), 0.0018814 secs] 2242K->2241K(7680K), 0.0019172 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] [Full GC (System) [Tenured: 2241K->193K(5312K), 0.0056517 secs] 4289K->193K(7680K), [Perm : 2950K->2950K(21248K)], 0.0057094 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] Heapdef new generation total 2432K, used 43K [0x00000000052a0000, 0x0000000005540000, 0x0000000006ea0000)eden space 2176K, 2% used [0x00000000052a0000, 0x00000000052aaeb8, 0x00000000054c0000)from space 256K, 0% used [0x00000000054c0000, 0x00000000054c0000, 0x0000000005500000)to space 256K, 0% used [0x0000000005500000, 0x0000000005500000, 0x0000000005540000)tenured generation total 5312K, used 193K [0x0000000006ea0000, 0x00000000073d0000, 0x000000000a6a0000)the space 5312K, 3% used [0x0000000006ea0000, 0x0000000006ed0730, 0x0000000006ed0800, 0x00000000073d0000)compacting perm gen total 21248K, used 2982K [0x000000000a6a0000, 0x000000000bb60000, 0x000000000faa0000)the space 21248K, 14% used [0x000000000a6a0000, 0x000000000a989980, 0x000000000a989a00, 0x000000000bb60000) No shared spaces configured.

日志的開頭“GC”、“Full GC”表示這次垃圾收集的挺短類型，而不是用來區(qū)分新生代GC還是老年代GC的

如果有Full說明本次GC停止了替她所有工作線程（Stop-The-World）；

Full GC的寫法是Full gc(System)說明是調(diào)用System.gc()方法所觸發(fā)的GC。

“GC”中接下來的“[DefNew”表示GC發(fā)生的區(qū)域，這里顯示的區(qū)域名稱與使用的GC收集器密切相關(guān)

上面樣例中所使用的Serial收集器中的新生代名為“Default New Generation”，所顯示的是“[DefNew”

如果是ParNew收集器，新生代名稱為“[ParNew”，意為“Parllel New Generation”

Pallel Scavenge收集器的新生代名為“PSYoungGen”

老年代和永久代同理，名稱也是由收集器決定的

后面方括號內(nèi)部的“310K->194K(2368K)”、“2242K->0K(2368K)”指的是該區(qū)域已使用的容量->GC后該內(nèi)存區(qū)域已使用的容量（該內(nèi)存區(qū)域總?cè)萘?#xff09;。方括號外面的“310K->194K(7680K)“、”2242K->2241K(7680K)“則指的是GC前Java堆已使用的容量->GC后Java堆已使用的容量（Java堆總?cè)萘?#xff09;

再往后“0.0269163 secs”表示該內(nèi)存區(qū)域GC所占用的時間，單位是秒。最后的“[Times:user=0.00 sys=0.00 real=0.03 secs]”則更具體了，user表示用戶態(tài)消耗的CPU時間、內(nèi)核態(tài)消耗的CPU時間、操作從開始到結(jié)束經(jīng)過的墻鐘時間。后面兩個的區(qū)別是，墻鐘時間包括各種費運算的等待消耗，比如等待磁盤I/O、等待線程阻塞，而CPU時間不包括這些耗時，擔(dān)當系統(tǒng)由多CPU或者多核時，多想愛你城操作會疊加這些CPU時間，所以如果看到user或sys時間超過real時間是完全正常的

：Heap：后面就列舉出堆內(nèi)存目前各個年代的區(qū)域的內(nèi)存情況

7.1?通過日志看到，系統(tǒng)的請求數(shù)目很少，每個請求資源也不多，但是系統(tǒng)堆內(nèi)存占用非常高，可能出現(xiàn)了什么問題？怎樣定位問題在哪里

可能是發(fā)生了堆溢出或內(nèi)存泄露，要解決堆內(nèi)存異常的情況一般的手段是通過內(nèi)存映像分析工具(如Eclipse Memory Analyzer)對Dump出來的堆轉(zhuǎn)儲快照進行分析，重點是確認內(nèi)存中的對象是否是有必要的，也就是要先分清楚是內(nèi)存泄露還是內(nèi)存溢出。

• 如果是內(nèi)存泄露，可進一步通過工具查看泄露對象到GC Roots的引用鏈。于是就能找到泄露的對象是怎么與GC Roots相連接導(dǎo)致進行垃圾回收時沒能回收泄露對象所占的內(nèi)存，有了泄露對象的信息和GC Roots引用鏈的信息，就可以準確地定位出泄露代碼的位置。
• 如果沒有發(fā)出內(nèi)存泄露，也是說，內(nèi)存中的對象確實還活著，那就應(yīng)該去檢查虛擬機的堆參數(shù)(-Xmx與-Xms)，與物理機器對比看是否還可以進一步擴大，從代碼上檢查是否存在某些對象聲明周期過長、持有狀態(tài)時間過長等，嘗試減少程序運行內(nèi)存消耗。

8.垃圾回收利弊

8.1優(yōu)點

垃圾回收器的存在一方面把開發(fā)人員從釋放內(nèi)存的復(fù)雜工作中解脫出來，提高了開發(fā)人員的生產(chǎn)效率；

另一方面，對開發(fā)人員屏蔽了釋放內(nèi)存的方法，可以避免因開發(fā)人員錯誤地操作內(nèi)存而導(dǎo)致應(yīng)用程序的崩潰，保證了程序的穩(wěn)定性。

8.2缺點

但是垃圾回收也帶來了問題，為了實現(xiàn)垃圾回收，垃圾回收器必須跟蹤內(nèi)存的使用情況，釋放沒用的對象，在完成內(nèi)存的釋放后還需要處理堆中的碎片，這些操作必定會增加JVM的負擔(dān)，從而降低程序的執(zhí)行效率。

9.垃圾回收存在的原因

在程序開發(fā)過程中如果忘記或者錯誤的釋放內(nèi)存，往往會導(dǎo)致程序運行不正常甚至是導(dǎo)致程序崩潰。

為了減輕程序開發(fā)人員的工作和保證程序的安全與穩(wěn)定，Java語言提供了垃圾回收器來自動檢測對象的作用域，可自動地回收不可能再被引用的對象所占用的內(nèi)存。

要請求垃圾收集，可以調(diào)用下面的方法之一：System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ，但JVM可以屏蔽掉顯式的垃圾回收調(diào)用。

10.垃圾回收的時機

垃圾回收可能發(fā)生的時間是堆可用空間不足或CPU空閑。

對于HotSpot虛擬機，用OopMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲 “程序中哪些地方存放著對象引用” 的信息。在類加載完成的時候，HotSpot就把對象內(nèi)什么偏移量上是什么類型的數(shù)據(jù)計算出來，在JIT編譯過程中，也會在特定的位置上記錄下棧和寄存器中哪些位置是引用。這樣GC在掃描時就可以直接得到這些信息了。

10.1安全點

程序執(zhí)行時并不是在所有地方都能停頓下來開始GC，只有到達安全點時才能暫停。其中安全點指的是記錄OopMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的位置。

• 安全點的選擇基本上是以程序“是否能讓程序長時間執(zhí)行的特征”為標準進行選定的。
• “長時間執(zhí)行”的最明顯的特征就是指令序列復(fù)用，例如方法調(diào)用、循環(huán)跳轉(zhuǎn)、異常跳轉(zhuǎn)等，所有具有這些功能的指令才會產(chǎn)生safepoint。
• 對于safepoint，另一個需要考慮的問題就是如何在GC發(fā)生時讓所有線程都“跑”到最近的安全點上再停頓下來。
  • 有兩種方案可以選擇：搶先式中斷和主動式中斷。

10.1.1搶先式中斷

在GC發(fā)生時，首先把所有線程全部中斷，如果發(fā)現(xiàn)有些線程中斷的地方不在安全點上，就恢復(fù)線程，讓它“跑”到安全點上。

現(xiàn)在幾乎沒有虛擬機采用這種中斷方式應(yīng)GC事件。

10.1.2主動式中斷

當GC需要中斷線程的時候，不直接對線程操作，僅僅簡單地設(shè)置一個標志，各個線程執(zhí)行時主動輪詢這個標志，發(fā)現(xiàn)中斷標志為真時，就自己中斷掛起。輪詢標志的地方和安全點是重合的，另外再加上創(chuàng)建對象需要分配內(nèi)存的地方。

10.2安全區(qū)域

安全點機制保證了程序執(zhí)行時，在不太長的時間內(nèi)就會遇到可進入GC的安全點。但當線程處于sleep狀態(tài)或者blocked狀態(tài)時，這時候線程可能無法響應(yīng)JVM的中斷請求，“走到”安全的地方中斷掛起。

對于這種情況，就需要安全區(qū)域來解決。

安全區(qū)域是指在一段代碼片段之中，引用關(guān)系不會發(fā)生變化，在這個區(qū)域的任何地方開始GC都是安全的。因此也可以把安全區(qū)域看做被擴展了的安全點。

部分整理自微信公眾號“Java編程精選”與《深入理解Java虛擬機——JVM高級特性與最佳實踐》

在線程執(zhí)行到Safe Region中的代碼時，首先標識自己已經(jīng)進入到了Safe Region，那樣，當在這段時間里JVM要發(fā)起GC時，就不用管標識自己為Safe Region狀態(tài)的線程了。在線程要離開Safe Region時，要檢查系統(tǒng)是否已經(jīng)完成了根結(jié)點的枚舉(或者整個GC過程)，如果完成了，那線程就繼續(xù)執(zhí)行，否則它就繼續(xù)等待直到收到可以安全離開Safe Region的信號為止。

總之，程序并非是時時刻刻都可以去執(zhí)行GC操作，只有程序運行到安全區(qū)域的時候才可以發(fā)起GC的操作。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java垃圾回收（GC）、找垃圾的方式、GC Root、GC停顿、引用、垃圾收集算法、收集器、GC日志、安全点、安全区域的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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