垃圾回收相关概念

垃圾回收相关概念

3.1 System.gc()的理解

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。
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（不能确保立即生效）。
JVM实现者可以通过System.gc()调用来决定JVM的GC行为。而一般情况下，垃圾回收应该是自动运行的，无需手动触发，否则就太过于麻烦了。在一些特殊情况下，我们可以在运行之间调用System.gc()。

3.2 内存溢出与内存泄漏

内存溢出
内存溢出相对于内存泄漏来说，尽管更容易被理解，但是同样的，内存溢出也是引发程序崩溃的罪魁祸首之一。
由于GC一直在发展，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分速度，否则不太容易出现OOM的情况。
大多数情况下，GC会进行各种年龄段的垃圾回收，是在不行了就放大招，来一次独占式的Full GC操作，这时候会回收大量的内存，供应用程序继续使用。
Javadoc中对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。
内存泄漏
内存泄漏也称作“存储渗漏”。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，，才叫内存泄漏。
但实际情况很多时候一些不太好的实践（或疏忽）会导致对象的声明周期变得很长甚至导致OOM，也叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。
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，直至耗尽所有内存，最终出现OutofMemory异常，导致程序崩溃。
注意，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。

常见例子

单例模式
单例生命周期和应用程序是一样长的，所以在单例程序中，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。
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。

3.3 Stop theWorld

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。
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，为什么需要停顿所有Java执行线程呢？
（1）分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
（2）一致性指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无法保证。
（4）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
（5）STW 事件和采用哪款 GC 无关，所有的 GC 都有这个事件。
（6）越优秀，回收效率越来越高，尽可能地缩短了暂停时间。
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。

3.4 对象引用

3.4.1概述

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。
在这里有一个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？
在 JDK1.2 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）
• 虚引用（Phantom Reference）
  在这四种引用强度依次逐渐减弱。除强引用外，其他三种引用均可以在java.lang.ref包中找到他们的身影。如下图，显示了这三种引用类型对应的类，开发人员可以在应用程序中直接使用他们。
  
  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.
  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 obj=new 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收掉被引用的对象。宁可报OOM，也不会GC强引用。
  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。
  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。
  虚引用（PhantomReference）： 一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，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。

3.4.2 强引用

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。
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。
只要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。 只要强引用的对象是可达的，jvm 宁可报 OOM，也不会回收强引用。
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。
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。

public class StrongReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer str = new StringBuffer("Hello,world");
        StringBuffer str1 = str;
        str = null;
        System.gc();
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(str1);
    }
}

3.4.3 软引用（Soft Reference）：内存不足即回收

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。注意，这里的第 一次回收是不可达的对象
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。
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）。
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。

Object obj = new Object();// 声明强引用 
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<>(obj); 
obj = null; //销毁强引用

3.4.4 弱引用（Weak Reference）：发现即回收

弱引用也是用来描述那些非必需对象，只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。

// 声明强引用 
Object obj = new Object(); 
WeakReference<Object> sf = new WeakReference<>(obj); 
obj = null; //销毁强引用

弱引用对象与软引用对象的最大不同就在于，当 GC 在进行回收时，需要通过算 法检查是否回收软引用对象，而对于弱引用对象，GC 总是进行回收。弱引用对 象更容易、更快被 GC 回收。

3.4.5 虚引用（Phantom Reference）：对象回收跟踪

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 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。 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。

// 声明强引用 
Object obj = new Object(); 
// 声明引用队列 
ReferenceQueue phantomQueue = new ReferenceQueue(); 
// 声明虚引用（还需要传入引用队列） 
PhantomReference<Object> sf = new PhantomReference<>(obj, phantomQueue); 
obj = null;

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小结：
System.gc() 的理解

调用System.gc()方法,会触发FULL GC(整堆收集),

但是不一定调用后会立刻生效,因为垃圾回收是自动的.

一般情况下,不要在项目中显示的去调用.

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Stop the World

Stop the World -->STW 在垃圾回收时,会导致整个应用程序停止.

在标记垃圾对象时,需要以某个时间节点上内存中的情况进行分析(拍照 快照)

因为不进行停顿的话,内存中的对象不停的变化,导致分析结果不准确.

停顿是不可避免的,优秀的垃圾回收器尽可能减少停顿的时间.

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对象引用

Object obj = new Object();

就是将对象分等级: 强引用(有引用指向的对象) 软引用 弱引用 虚引用(都是垃圾了)

强引用: Object obj = new Object(); obj引用创建的对象 那么此对象就是被强引用的.

​ 这种情况下,即使内存不够用了,报内存溢出,也不会回收.

软引用: 当内存足够使用时,先不回收这类对象,当虚拟机内存不够用时,要回收此类对象.

弱引用: 此类对象只能生存到下次垃圾回收时, 只要发生垃圾回收,就会回收此类对象.

虚引用: 发现即回收.

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