java垃圾回收机制

垃圾收集器系统有自己的一套方案来判断哪个内存块是应该被回收的，哪个是不符合要求暂不回收的。垃圾收集器在一个Java程序中的执行是自动的，不能强制执行，即使程序员能明确地判断出有一块内存已经无用了，是应该回收的，程序员也不能强制垃圾收集器回收该内存块。程序员唯一能做的就是通过调用System. gc 方法来"建议"执行垃圾收集器，但其是否可以执行，什么时候执行却都是不可知的。这也是垃圾收集器的最主要的缺点。当然相对于它给程序员带来的巨大方便性而言，这个缺点是瑕不掩瑜的。

 

垃圾收集器的主要特点有： 

1．垃圾收集器的工作目标是回收已经无用的对象的内存空间，从而避免内存渗漏体的产生，节省内存资源，避免程序代码的崩溃。

2．垃圾收集器判断一个对象的内存空间是否无用的标准是：如果该对象不能再被程序中任何一个"活动的部分"所引用，此时我们就说，该对象的内存空间已经无用。所谓"活动的部分"，是指程序中某部分参与程序的调用，正在执行过程中，尚未执行完毕。

当一个方法执行完毕，其中的局部变量就会超出使用范围，此时可以被当作垃圾收集，但以后每当该方法再次被调用时，其中的局部变量便会被重新创建。

3．垃圾收集器线程虽然是作为低优先级的线程运行，但在系统可用内存量过低的时候，它可能会突发地执行来挽救内存资源。当然其执行与否也是不可预知的。    
4．垃圾收集器不可以被强制执行，但程序员可以通过调用System. gc方法来建议执行垃圾收集器。    
5．不能保证一个无用的对象一定会被垃圾收集器收集，也不能保证垃圾收集器在一段Java语言代码中一定会执行。因此在程序执行过程中被分配出去的内存空间可能会一直保留到该程序执行完毕，除非该空间被重新分配或被其他方法回收。由此可见，完全彻底地根绝内存渗漏体的产生也是不可能的。但是请不要忘记，Java的垃圾收集器毕竟使程序员从手工回收内存空间的繁重工作中解脱了出来。设想一个程序员要用C或C++来编写一段10万行语句的代码，那么他一定会充分体会到Java的垃圾收集器的优点！    
6．同样没有办法预知在一组均符合垃圾收集器收集标准的对象中，哪一个会被首先收集。    
7．循环引用对象不会影响其被垃圾收集器收集。    

8．可以通过将对象的引用变量（reference variables，即句柄handles）初始化为null值，来暗示垃圾收集器来收集该对象。但此时，如果该对象连接有事件监听器（典型的 AWT组件），那它还是不可以被收集。所以在设一个引用变量为null值之前，应注意该引用变量指向的对象是否被监听，若有，要首先除去监听器，然后才可以赋空值。    
9．每一个对象都有一个finalize( )方法，这个方法是从Object类继承来的。    
10．finalize( )方法用来回收内存以外的系统资源，就像是文件处理器和网络连接器。该方法的调用顺序和用来调用该方法的对象的创建顺序是无关的。换句话说，书写程序时该方法的顺序和方法的实际调用顺序是不相干的。请注意这只是finalize( )方法的特点。    
11．每个对象只能调用finalize( )方法一次。如果在finalize( )方法执行时产生异常（exception），则该对象仍可以被垃圾收集器收集。    
12．垃圾收集器跟踪每一个对象，收集那些不可到达的对象（即该对象没有被程序的任何"活的部分"所调用），回收其占有的内存空间。但在进行垃圾收集的时候，垃圾收集器会调用finalize( )方法，通过让其他对象知道它的存在，而使不可到达的对象再次"复苏"为可到达的对象。既然每个对象只能调用一次finalize( )方法，所以每个对象也只可能"复苏"一次。    
13．finalize( )方法可以明确地被调用，但它却不能进行垃圾收集。    
14．finalize( )方法可以被重载（overload），但只有具备初始的finalize( )方法特点的方法才可以被垃圾收集器调用。    
15．子类的finalize( )方法可以明确地调用父类的finalize( )方法，作为该子类对象的最后一次适当的操作。但Java编译器却不认为这是一次覆盖操作（overriding），所以也不会对其调用进行检查。    
16．当finalize( )方法尚未被调用时，System. runFinalization( )方法可以用来调用finalize( )方法，并实现相同的效果，对无用对象进行垃圾收集。    
17．当一个方法执行完毕，其中的局部变量就会超出使用范围，此时可以被当作垃圾收集，但以后每当该方法再次被调用时，其中的局部变量便会被重新创建。    
18．Java语言使用了一种"标记交换区的垃圾收集算法"。该算法会遍历程序中每一个对象的句柄，为被引用的对象做标记，然后回收尚未做标记的对象。所谓遍历可以简单地理解为"检查每一个"。   
19．Java语言允许程序员为任何方法添加finalize( )方法，该方法会在垃圾收集器交换回收对象之前被调用。但不要过分依赖该方法对系统资源进行回收和再利用，因为该方法调用后的执行结果是不可预知的。

总之，在Java语言中，判断一块内存空间是否符合垃圾收集器收集标准的标准只有两个：    
1．给对象赋予了空值null，以下再没有调用过。    
2．给对象赋予了新值，既重新分配了内存空间。    
最后再次提醒一下，一块内存空间符合了垃圾收集器的收集标准，并不意味着这块内存空间就一定会被垃圾收集器收集。

Java语言建立了垃圾收集机制，用以跟踪正在使用的对象和发现并回收不再使用(引用)的对象。该机制可以有效防范动态内存分配中可能发生的两个危险：因内存垃圾过多而引发的内存耗尽，以及不恰当的内存释放所造成的内存非法引用。 
 
  垃圾收集算法的核心思想是：对虚拟机可用内存空间，即堆空间中的对象进行识别，如果对象正在被引用，那么称其为存活对象，反之，如果对象不再被引用，则为垃圾对象，可以回收其占据的空间，用于再分配。垃圾收集算法的选择和垃圾收集系统参数的合理调节直接影响着系统性能，因此需要开发人员做比较深入的了解。 
 
  2.触发主GC(Garbage Collector)的条件  
  JVM进行次GC的频率很高,但因为这种GC占用时间极短,所以对系统产生的影响不大。更值得关注的是主GC的触发条件,因为它对系统影响很明显。总的来说,有两个条件会触发主GC: 
 
  ①当应用程序空闲时,即没有应用线程在运行时,GC会被调用。因为GC在优先级最低的线程中进行,所以当应用忙时,GC线程就不会被调用,但以下条件除外。 
 
  ②Java堆内存不足时,GC会被调用。当应用线程在运行,并在运行过程中创建新对象,若这时内存空间不足,JVM就会强制地调用GC线程,以便回收内存用于新的分配。若GC一次之后仍不能满足内存分配的要求,JVM会再进行两次GC作进一步的尝试,若仍无法满足要求,则 JVM将报“out of memory”的错误,Java应用将停止。 
 
  由于是否进行主GC由JVM根据系统环境决定,而系统环境在不断的变化当中,所以主GC的运行具有不确定性,无法预计它何时必然出现,但可以确定的是对一个长期运行的应用来说,其主GC是反复进行的。  
  3.减少GC开销的措施 
 
  根据上述GC的机制,程序的运行会直接影响系统环境的变化,从而影响GC的触发。若不针对GC的特点进行设计和编码,就会出现内存驻留等一系列负面影响。为了避免这些影响,基本的原则就是尽可能地减少垃圾和减少GC过程中的开销。具体措施包括以下几个方面: 
 
  (1)不要显式调用System.gc() 
 
  此函数建议JVM进行主GC,虽然只是建议而非一定,但很多情况下它会触发主GC,从而增加主GC的频率,也即增加了间歇性停顿的次数。  
  (2)尽量减少临时对象的使用 
 
  临时对象在跳出函数调用后,会成为垃圾,少用临时变量就相当于减少了垃圾的产生,从而延长了出现上述第二个触发条件出现的时间,减少了主GC的机会。  
  (3)对象不用时最好显式置为Null 
 
  一般而言,为Null的对象都会被作为垃圾处理,所以将不用的对象显式地设为Null,有利于GC收集器判定垃圾,从而提高了GC的效率。 
 
  (4)尽量使用StringBuffer,而不用String来累加字符串(详见blog另一篇文章Java中String与StringBuffer) 
 
  由于String是固定长的字符串对象,累加String对象时,并非在一个String对象中扩增,而是重新创建新的String对象,如Str5=Str1+Str2+Str3+Str4,这条语句执行过程中会产生多个垃圾对象,因为对次作“+”操作时都必须创建新的String对象,但这些过渡对象对系统来说是没有实际意义的,只会增加更多的垃圾。避免这种情况可以改用StringBuffer来累加字符串,因StringBuffer是可变长的,它在原有基础上进行扩增,不会产生中间对象。  
  (5)能用基本类型如Int,Long,就不用Integer,Long对象   基本类型变量占用的内存资源比相应对象占用的少得多,如果没有必要,最好使用基本变量。 
 
  (6)尽量少用静态对象变量 
 
  静态变量属于全局变量,不会被GC回收,它们会一直占用内存。 
 
  (7)分散对象创建或删除的时间  
  集中在短时间内大量创建新对象,特别是大对象,会导致突然需要大量内存,JVM在面临这种情况时,只能进行主GC,以回收内存或整合内存碎片,从而增加主GC的频率。集中删除对象,道理也是一样的。它使得突然出现了大量的垃圾对象,空闲空间必然减少,从而大大增加了下一次创建新对象时强制主GC的机会。  
5.Java 内存泄漏 
 
  由于采用了垃圾回收机制，任何不可达对象(对象不再被引用)都可以由垃圾收集线程回收。因此通常说的Java 内存泄漏其实是指无意识的、非故意的对象引用，或者无意识的对象保持。无意识的对象引用是指代码的开发人员本来已经对对象使用完毕，却因为编码的错误而意外地保存了对该对象的引用(这个引用的存在并不是编码人员的主观意愿)，从而使得该对象一直无法被垃圾回收器回收掉，这种本来以为可以释放掉的却最终未能被释放的空间可以认为是被“泄漏了”。  
  考虑下面的程序,在ObjStack类中,使用push和pop方法来管理堆栈中的对象。两个方法中的索引(index)用于指示堆栈中下一个可用位置。push方法存储对新对象的引用并增加索引值,而pop方法减小索引值并返回堆栈最上面的元素。在main方法中,创建了容量为64的栈,并64次调用push方法向它添加对象,此时index的值为64,随后又32次调用pop方法,则index的值变为32,出栈意味着在堆栈中的空间应该被收集。但事实上,pop方法只是减小了索引值,堆栈仍然保持着对那些对象的引用。故32个无用对象不会被GC回收,造成了内存渗漏。

通过以上对垃圾收集器特点的了解，你应该可以明确垃圾收集器的作用，和垃圾收集器判断一块内存空间是否无用的标准。简单地说，当你为一个对象赋值为null并且重新定向了该对象的引用者，此时该对象就符合垃圾收集器的收集标准。    
判断一个对象是否符合垃圾收集器的收集标准，这是SUN公司程序员认证考试中垃圾收集器部分的重要考点（可以说，这是唯一的考点）。所以，考生在一段给定的代码中，应该能够判断出哪个对象符合垃圾收集器收集的标准，哪个不符合。下面结合几种认证考试中可能出现的题型来具体讲解：    
Object obj = new Object ( )     
我们知道，obj为Object的一个句柄。当出现new关键字时，就给新建的对象分配内存空间，而obj的值就是新分配的内存空间的首地址，即该对象的值(请特别注意，对象的值和对象的内容是不同含义的两个概念：对象的值就是指其内存块的首地址，即对象的句柄；而对象的内容则是其具体的内存块)。此时如果有 obj = null； 则obj指向的内存块此时就无用了，因为下面再没有调用该变量了。    
请再看以下三种认证考试时可能出现的题型：    
程序段1：    
1．fobj = new Object ( )     
2．fobj. Method ( )     
3．fobj = new Object ( )     
4．fobj. Method ( )     
问：这段代码中，第几行的fobj 符合垃圾收集器的收集标准？    
答：第3行。因为第3行的fobj被赋了新值，产生了一个新的对象，即换了一块新的内存空间，也相当于为第1行中的fobj赋了null值。这种类型的题在认证0考试中是最简单的。    
程序段2：    
1．Object sobj = new Object ( )     
2．Object sobj = null    

3．Object sobj = new Object ( )     
4．sobj = new Object ( )     
问：这段代码中，第几行的内存空间符合垃圾收集器的收集标准？    
答：第1行和第3行。因为第2行为sobj赋值为null，所以在此第1行的sobj符合垃圾收集器的收集标准。而第4行相当于为sobj赋值为null，所以在此第3行的sobj也符合垃圾收集器的收集标准。    
如果有一个对象的句柄a，且你把a作为某个构造器的参数，
即 new Constructor ( a )的时候，即使你给a赋值为null，a也不符合垃圾收集器的收集标准。直到由上面构造器构造的新对象被赋空值时，a才可以被垃圾收集器收集。    
程序段3：    
1．Object aobj = new Object ( )     
2．Object bobj = new Object ( )     
3．Object cobj = new Object ( )     
4．aobj = bobj;    
5．aobj = cobj;    
6．cobj = null;    
7．aobj = null;    
问：这段代码中，第几行的内存空间符合垃圾收集器的收集标准？    
答：第7行。注意这类题型是认证考试中可能遇到的最难题型了。    
行1-3分别创建了Object类的三个对象：aobj，bobj，cobj    
行4：此时对象aobj的句柄指向bobj，所以该行的执行不能使aobj符合垃圾收集器的收集标准。    
行5：此时对象aobj的句柄指向cobj，所以该行的执行不能使aobj符合垃圾收集器的收集标准。    

行6：此时仍没有任何一个对象符合垃圾收集器的收集标准。    
行7：对象cobj符合了垃圾收集器的收集标准，因为cobj的句柄指向单一的地址空间。在第6行的时候，cobj已经被赋值为null，但由cobj同时还指向了aobj（第5行），所以此时cobj并不符合垃圾收集器的收集标准。而在第7行，aobj所指向的地址空间也被赋予了空值null，这就说明了，由cobj所指向的地址空间已经被完全地赋予了空值。所以此时cobj最终符合了垃圾收集器的收集标准。 但对于aobj和bobj，仍然无法判断其是否符合收集标准。