Java9的GI垃圾回收器

传统的C\C++等编程语言，需要程序员负责回收已经分配的内存。显式进行垃圾回收是一件比较苦难的事情，因为程序员并不总是知道内存应该何时被释放。如果一些分配出去的内存得不到及时回收就会引起系统运行速度下降，甚至导致程序瘫痪，这种现象被称为内存泄漏。总体而言，显式进行垃圾回收主要有如下两个缺点：

• 1.程序忘记及时回收无用内存，从而导致内存泄露，降低系统性能

• 程序错误地回收程序核心类库的内存，从而导致系统崩溃

与C\C++程序不同，Java语言不需要程序员直接控制内存回收，Java程序的内存分配和回收都是由JRE在后台自动进行的。JRE会负责回收那些不再使用的内存，这种机制被称为“垃圾回收”。通常JRE会提供一个后台线程进行检测和控制，一般都是在CPU空闲或内存不足时自动进行垃圾回收，而程序员无法精准控制垃圾回收的时间和顺序等。

Java的堆内存是一个运行时数据区，用以保存类的实例（对象），Java虚拟机的堆内存中存储着正在运行的应用程序所建立的所有对象，这些对象不需要程序通过代码来显式的释放。一般来说，堆内存的回收由垃圾回收器来负责，所有的JVM实现都有一个由垃圾回收器管理的堆内存。垃圾回收是一种动态储存管理技术，它自动释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾回收算法来实现内存资源的自动回收功能。

在C\C++中，对象所占用的内存不会被自动释放，如果程序没有显式释放对象所占用的内存，对象所占用的内存就不能分配给其他对象，该内存在程序结束运行之前将一直被占用；而在Java中，当没有引用变量指向原先分配给某个对象的内存时，该内存便成为了垃圾。JVM的一个超级线程会自动释放该内存区。垃圾回收意味着程序不再需要的对象是“垃圾信息”，这些信息将被丢弃。

当一个对象不再被引用时，内存回收他占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。事实上，除释放没用的对象外，垃圾回收也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾回收器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存区，碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，JVM将整理出的内存分配给新的对象。

垃圾回收能自动释放内存空间，减轻编程负担，这使Java虚拟机有两个显著优点：
1.垃圾回收很好的提高编程效率。在没有垃圾回收机制时，可能花很长时间来解决一个难懂的存储器问题。在Java编程时，依靠垃圾回收可以大大缩短时间
2.垃圾回收机制保护程序的完整性，垃圾回收是Java语言的安全性策略的一个重要部分

垃圾回收的一个潜在缺点是他的开销影响程序性能。Java虚拟机必须跟踪程序中有用的对象，才可以确定哪些对象是无用的对象。并最终释放这些无用的对象。这个过程需要花费处理器的时间。其次是垃圾回收算法的不完备性，早先采用的某些垃圾回收算法就不能保证100%收集到所有的废弃内存。当然，随着算法的改进，以及软硬件运行效率的不断提升，这些问题都会迎刃而解。

任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本事情：发现无用对象、回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用。

通常，垃圾回收具有以下特点：

• 垃圾回收器的工作目标是回收无用对象的内存空间，这些内存空间都是JVM堆内存里的内存空间，垃圾回收器只能回收内存资源，对其它物理资源、磁盘I/O等资源则不可以
• 为了更快的让垃圾回收器回收 那些不再使用的对象，可以将该对象的引用变量设置为NULL，通过这种方式暗示垃圾回收器可以回收该对象
• 垃圾回收器的不可预知性。由于不同的JVM采用了不同的垃圾回收机制和不同的垃圾回收算法，因此他有可能是定时发生的，有可能是当CPU空闲时发生的，也有可能和原始的垃圾回收一样，等到内存消耗出现极限时发生，这和垃圾回收实现机制的选择及具体的设置都有关系。虽然程序员可以通过调用Runtime对象的gc（）或System.gc（）等方法来建议系统进行垃圾回收，但这种调用仅仅是建议，依旧不能精确控制垃圾回收机制的执行。
• 垃圾回收的精确性主要包括两个方面：一是垃圾回收机制能够精确的标记活着的对象；二是垃圾回收器能够精确的定位对象之间的引用关系。前者是完全回收所有废弃对象的前提，否则就可能造成内存泄漏；而后者则是实现归并和复制等算法的必要条件，通过这种引用关系，，可以保证所有对象都能被可靠的回收，所有对象都能被重新分配，从而有效的减少内存碎片的产生
• 现在的JVM有多种不同的垃圾回收实现。每种回收机因其算法的差异而表现的各不相同，有的垃圾回收开始时就停止应用程序的运行，有的当垃圾回收运行时允许应用程序的线程运行，还有的在同一时间允许垃圾回收多线程运行。

当编写Java程序时，一个基本原则是：对于不再需要的对象，不要引用它们。如果保持对这些对象的引用，垃圾回收机制暂时不会回收该对象，则会导致系统可用的内存越来越少；当系统可用内存越来越少时，垃圾回收执行的频率就会越来越高，从而导致系统的性能下降。
《疯狂Java讲义》