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一、System.gc()
二、内存溢出与内存泄漏
2.1、内存溢出
2.2、内存泄漏
三、Stop the world
四、垃圾回收的并行与并发
4.1、并发
4.2、并行
4.3、并行 vs 并发
4.4、垃圾回收的并发与并行
五、安全点与安全区域
5.1、安全点
5.2、安全区域
六、引用
6.1…目录
一、System.gc()
二、内存溢出与内存泄漏
2.1、内存溢出
2.2、内存泄漏
三、Stop the world
四、垃圾回收的并行与并发
4.1、并发
4.2、并行
4.3、并行 vs 并发
4.4、垃圾回收的并发与并行
五、安全点与安全区域
5.1、安全点
5.2、安全区域
六、引用
6.1、强引用---不回收
6.2、软引用---内存不足即回收
6.3、弱引用---发现即回收
6.4、虚引用---对象回收跟踪
6.5、终结器引用 一、System.gc()
1、在默认情况下通过System.gc()或者Runtime.getRuntime().gc()的调用会显示触发Full gc同时对老年代和新生代进行回收尝试释放被丢弃对象占用的内存。
2、然而System.gc()调用附带一个免责声明无法保证对垃圾收集器的调用。
3、JVM实现者可以通过System.gc()调用决定JVM的GC行为。而一般情况下垃圾回收应该是自动进行的无需手动触发否则太过于麻烦。在一些特殊情况下如正在编写一个性能基准我们可以在运行之间调用System.gc()。
参考代码
public class SystemGCTest {public static void main(String[] args) {new SystemGCTest();//提醒jvm执行垃圾回收器执行但不一定立即执行//跟Runtime.getRuntime().gc()效果相同System.gc();System.runFinalization();}Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println(重写了finalize());}
}
参考代码2
参数设置-XX:PrintGCDetails
public class LocalVarGCTest {public static void main(String[] args) {LocalVarGCTest localVarGCTest new LocalVarGCTest();localVarGCTest.localVarGCTest1();}//不会回收public void localVarGCTest1(){byte[] bytes new byte[10 * 1024 * 1024];System.gc();}//会回收public void localVarGCTest2(){byte[] bytes new byte[10 * 1024 * 1024];bytes null;System.gc();}//不会回收public void localVarGCTest3(){{byte[] bytes new byte[10 * 1024 * 1024];}System.gc();}//会回收public void localVarGCTest4(){{byte[] bytes new byte[10 * 1024 * 1024];}int value 10;System.gc();}//会回收public void localVarGCTest5(){localVarGCTest1();System.gc();}
}二、内存溢出与内存泄漏
2.1、内存溢出
1、内存溢出相对于内存泄漏来说尽管更容易被理解但同样的内存溢出也是引发程序崩溃的罪魁祸首之一。
2、由于GC一直发展所以一般情况下除非应用程序占用的内存增长速度非常快造成垃圾回收已经跟不上内存消耗的速度否则不太容易出现OOM的情况。
3、大多数情况下GC会进行各种年龄段的垃圾回收实在不行了就放大招来一次独占式的Full GC操作这时候会回收大量内存供应用程序继续使用。
4、Javadoc对OutofMemoryError的解释是没有空闲内存并且垃圾收集器也无法提供更多内存。
没有空闲内存的情况说明Java虚拟机的堆内存不够。原因
①、Java虚拟机的堆内存设置不够如可能存在内存泄漏问题也很可能就是堆的大小不合理。如要处理比较可观的数据量但是没有显式指定JVM堆大小或者指定数值偏小。可以通过参数-Xms -Xmn来调整。
②、代码中创建了大量大对象并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)。
2.2、内存泄漏
1、严格来说只有对象不会再被程序用到了但是GC又不能回收他们的情况下才叫内存泄漏。
2、但实际情况很多时候一些不太好的实践会导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM也可以叫做宽泛意义上“内存泄漏”。
3、尽管内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃但是一旦发生内存泄漏程序中的可用内存就会被逐步蚕食直到耗尽所有内存最终出现OutOfMemory异常导致程序崩溃。
4、这里的存储空间并不是指物理内存而是指虚拟内存大小这个虚拟内存大小取决于磁盘交换区设定的大小。 案例
1、单例模式
单例的生命周期和应用程序是一样长的所以单例程序中如果持有对外部对象的引用的话那么这个外部对象是不能被回收的则会导致内存泄漏的产生。
2、一些提供close的资源未关闭导致内存泄漏
数据库连接(dataSourse.getconnection()网络连接(socket)和io连接必须手动close否则是不能被回收的。
三、Stop the world
1、stop-the-world 简称STW指的是GC事件发生过程中会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停没有任何响应有点像卡死的感觉这个停顿称为STW。 如可达性分析算法中枚举根节点(GC Roots会导致所有Java执行线程停顿。 ①、分析工作必须在一个能确保一致性的快照中执行。 ②、一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上 ③如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化则分析结果的准确性
2、被STW中断的应用程序线程会在完成GC之后恢复频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡带一样所以我们需要减少STW的发生。
3、STW事件和采用哪款GC无关所有的GC都有这个事件。
4、哪怕是G1也不能完全避免stop-the-world情况发生只能说垃圾回收器越来越优秀回收效率越来越高尽可能地缩短了暂停时间。
5、STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下把用户正常的工作线程全部停掉。
6、开发中不要用system.gc();会导致stop-the-world的发生。
参考代码
public class StopTheWorldTest {public static void main(String[] args) {new WorldThread().start();new PrintThread().start();}public static class WorldThread extends Thread{Listbyte[] list new ArrayList();public void run(){for (int i 0; i 1000; i) {while (true){byte[] bytes new byte[1024];list.add(bytes);}}if (list.size() 10000){list.clear();System.gc();//触发full gc从而STW}}}public static class PrintThread extends Thread{public static final long startTime System.currentTimeMillis();public void run(){while (true){try {long t System.currentTimeMillis() - startTime;System.out.println(t / 1000 . t % 1000);Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}}
}
四、垃圾回收的并行与并发
4.1、并发
1、在操作系统中是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间且这几个程序都是在同一个处理器上运行。
2、并发不是真正意义上的“同时进行”只是CPU把一个时间段划分成几个时间片段(时间区间)然后在这几个时间区间之间来回切换由于CPU处理的速度非常快只要时间间隔处理得当即可让用户感觉是多个应用程序同时在进行。 4.2、并行
1、当系统有一个以上CPU时当一个CPU执行一个进程时另一个CPU可以执行另一个进程,两个进程互不抢占CPU资源可以同时进行我们称之为并行(Parallel)。
2、其实决定并行的因素不是CPU的数量而是CPU的核心数量比如一个CPU多个核也可以并行。
3、适合科学计算后台处理等弱交互场景。 4.3、并行 vs 并发
1、并发指的是多个事情在同一时间段内同时发生了。 并行指的是多个事情在同一时间点上同时发生了。
2、并发的多个任务之间是互相抢占资源的。 并行的多个任务之间是不互相抢占资源的。
3、只有在多CPU或者一个CPU多核的情况中才会发生并行。否则看似同时发生的事情其实都是并发执行的。
4.4、垃圾回收的并发与并行
并发和并行在谈论垃圾收集器的上下文语境中它们可以解释如下:
1、并行(Parallel):指多条垃圾收集线程并行工作但此时用户线程仍处于等待状态。如ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old;
2、串行(serial) ①、相较于并行的概念,单线程执行。 ②、如果内存不够则程序暂停启动JVM垃圾回收器进行垃圾回收。回收完再启动程序的线程。 3、并发(Concurrent):指用户线程与垃圾收集线程同时执行但不一定是并行的可能会交替执行)垃圾回收线程在执行时不会停顿用户程序的运行。如用户程序在继续运行而垃圾收集程序线程运行于另一个CPU上;如:CMS、G1 五、安全点与安全区域
5.1、安全点
1、程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC只有在特定的位置才能停顿下来开始GC这些位置称为“安全点Safepoint)。
2、Safe Point的选择很重要如果太少可能导致GC等待的时间太长如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂通常会根据“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准。比如:选择一些执行时间较长的指令作为Safe Point如方法调用、循环跳转和异常跳转等。
如何在GC发生时检查所有线程都跑到最近的安全点停顿下来呢?
1、抢先式中断:目前没有虚拟机采用了)
首先中断所有线程。如果还有线程不在安全点就恢复线程让线程跑到安全点。
2、主动式中断
设置一个中断标志各个线程运行到Safe Point的时候主动轮询这个标志如果中断标志为真则将自己进行中断挂起。
5.2、安全区域
1、Safepoint机制保证了程序执行时在不太长的时间内就会遇到可进入GC的Safepoint 。但是程序“不执行”的时候呢?例如线程处于Sleep 状态或Blocked状态这时候线程无法响应JVM的中断请求“走”到安全点去中断挂起JVM也不太可能等待线程被唤醒。对于这种情况就需要安全区域( Safe Region来解决。
2、安全区域是指在一段代码片段中对象的引用关系不会发生变化在这个区域中的任何位置开始GC都是安全的。我们也可以把 Safe Region看做是被扩展了的Safepoint。
实际执行时
1、当线程运行到Safe Region的代码时首先标识已经进入了Safe Region,如果这段时间内发生GC ,JVM会忽略标识为Safe Region状态的线程。
2、当线程即将离开Safe Region时会检查JVM是否已经完成GC如果完成了则继续运行否则线程必须等待直到收到可以安全离开Safe Region的信号为止;
六、引用
1、我们希望能描述这样一类对象:当内存空间还足够时则能保留在内存中;如果内存空间在进行垃圾收集后还是很紧张则可以抛弃这些对象。
2、【既偏门又非常高频的面试题】强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别?具体使用场景是什么?
3、在JDK 1.2版之后Java对引用的概念进行了扩充将引用分为强引用(Strong Reference)、软引用(Soft Reference)、弱引用Weak Reference和虚引用( Phantom Reference4种这4种引用强度依次逐渐减弱。
4、除强引用外其他3种引用均可以在java.lang.ref包中找到它们的身影。
5、Reference子类中只有终结器引用是包内可见的其他3种引用类型均为public可以在应用程序中直接使用。 ①、强引用(StrongReference):最传统的“引用”的定义是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值即类似“Object objnew Object()”这种引用关系。无论任何情况下只要强引用关系还存在垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。 ②、软引用(SoftReference):在系统将要发生内存溢出之前将会把这些对象列入回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收后还没有足够的内存才会抛出内存溢出异常。 ③、弱引用(weakReference):被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集之前。当垃圾收集器工作时无论内存空间是否足够都会回收掉被弱引用关联的对象。 ④、虚引用(PhantomReference) :一个对象是否有虚引用的存在完全个会对具生仔时间构成影响也无法通过虚引用来获得一个对象的实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
6.1、强引用---不回收
1、在Java程序中最常见的引用类型是强引用普通系统99%以上都是强引用)也就是我们最常见的普通对象引用也是默认的引用类型。
2、当在Java语言中使用new操作符创建一个新的对象,并将其赋值给一个变量的时候这个变量就成为指向该对象的一个强引用。
3、强引用的对象是可触及的垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。
4、对于一个普通的对象如果没有其他的引用关系只要超过了引用的作用域或者显式地将相应强引用赋值为null就是可以当做垃圾被收集了当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略。
5、相对的软引用、弱引用和虚引用的对象是软可触及、弱可触及和虚可触及的在一定条件下都是可以被回收的。所以强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之一。
参考代码
public class StrongReferenceTest {public static void main(String[] args) {StringBuffer str1 new StringBuffer(hello);StringBuffer str2 str1;str1 null;System.gc();try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(str2);}
}结论
①、强引用可以直接访问间目标对象。
②、强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收虚拟机宁愿抛出OOM异常也不会回收强引用所指向对象。
③、强引用可能导致内存泄漏。
6.2、软引用---内存不足即回收
1、软引用是用来描述一些还有用但非必需的对象。只被软引用关联着的对象在系统将要发生内存溢出异常前会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收如果这次回收还没有足够的内存才会抛出内存溢出异常。
2、软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如:高速缓存就有用到软引用。如果还有空闲内存就可以暂时保留缓存当内存不足时清理掉这样就保证了使用缓存的同时不会耗尽内存。
3、垃圾回收器在某个时刻决定回收软可达的对象的时候会清理软引用并可选地把引用存放到一个引用队列(Reference Queue) 。
4、类似弱引用只不过Java虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些迫不得已才清理。
参考代码
public class SoftReferenceTest {public static void main(String[] args) {//创建对象建立软引用SoftReferenceUser softReference new SoftReference(new User(1, tom));//从软引用中获取强引用对象System.out.println(softReference.get());System.gc();System.out.println(after GC);//垃圾回收后重新获取软引用对象System.out.println(softReference.get());try {//造成内存不够byte[] bytes new byte[7 * 1024 * 1024];} catch (Exception e) {throw new RuntimeException(e);} finally {System.out.println(softReference.get());//在OOM前GC会回收软引用可达对象}}public static class User{public int id;public String name;public User(int id, String name) {this.id id;this.name name;}Overridepublic String toString() {return User{ id id , name name \ };}}
}6.3、弱引用---发现即回收
1、弱引用也是用来描述那些非必需对象被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。在系统GC时只要发现弱引用不管系统堆空间使用是否充足都会回收掉只被弱引用关联的对象。
2、但是由于垃圾回收器的线程通常优先级很低因此并不一定能很快地发现持有弱引用的对象。在这种情况下弱引用对象可以存在较长的时间。
3、弱引用和软引用一样在构造弱引用时也可以指定一个引用队列当弱引用对象被回收时就会加入指定的引用队列通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。
4、软引用、弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这么做当系统内存不足时这些缓存数据会被回收不会导致内存溢出。而当内存资源充足时这些缓存数据又可以存在相当长的时间从而起到加速系统的作用。
6.4、虚引用---对象回收跟踪
1、也称为“幽灵引用”或者“幻影引用”是所有引用类型中最弱的一个。
2、一个对象是否有虚引用的存在完全不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用那么它和没有引用几乎是一样的随时都可能被垃圾回收器回收。
3、它不能单独使用也无法通过虚引用来获取被引用的对象。当试图通过虚引用的get()方法取得对象时总是null。
4、为一个对象设置虚引用关联的唯一目的在于跟踪垃圾回收过程。比如:能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
5、虚引用必须和引用队列一起使用。虚引用在创建时必须提供一个引用队列作为参数。当垃圾回收器准备回收一个对象时如果发现它还有虚引用就会在回收对象后将这个虚引用加入引用队列以通知应用程序对象的回收情况。
6、由于虚引用可以跟踪对象的回收时间因此也可以将一些资源释放操作放置在虚引用中执行和记录。
7、在JDK 1.2版之后提供了PhantomReference类来实现虚引用。
参考代码
public class PhantomReferenceTest {//当前类的对象声明public static PhantomReferenceTest phantomReferenceTest;//引用队列static ReferenceQueuePhantomReferenceTest referenceQueue null;public static class CheckRefQueue extends Thread{Overridepublic void run() {while (true){if (referenceQueue ! null){PhantomReferencePhantomReferenceTest obj null;try {obj (PhantomReferencePhantomReferenceTest)referenceQueue.remove();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}if (obj ! null){System.out.println(追踪垃圾回收过程 PhantomReferenceTest实例被GC了);}}}}}Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println(调用当前类的finalize方法);phantomReferenceTest this;}public static void main(String[] args) {CheckRefQueue checkRefQueue new CheckRefQueue();checkRefQueue.setDaemon(true);//设置为守护线程checkRefQueue.start();referenceQueue new ReferenceQueuePhantomReferenceTest();phantomReferenceTest new PhantomReferenceTest();//创建虚引用对象并指定引用队列PhantomReferencePhantomReferenceTest phantomReference new PhantomReference(phantomReferenceTest, referenceQueue);//不可获取虚引用中的对象System.out.println(phantomReference.get());try {//去除强引用phantomReferenceTest null;//由于对象可复活所有GC无法进行回收System.gc();Thread.sleep(1000);if (phantomReferenceTest null){System.out.println(phantomReferenceTest is null);}else {System.out.println(phantomReferenceTest可用);}System.out.println(第二次进行gc);phantomReferenceTest null;System.gc();Thread.sleep(1000);if (phantomReferenceTest null){System.out.println(phantomReferenceTest is null);}else {System.out.println(phantomReferenceTest可用);}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {}}}6.5、终结器引用
1、它用以实现对象的finalize ()方法也可以称为终结器引用。
2、无需手动编码其内部配合引用队列使用。
3、在GC时终结器引用入队。由Finalizer线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的finalize ()方法第二次GC时才能回收被引用对象。
