JVM垃圾回收概念

一、System.gc()

- 默认，通过System.gc() 或 Runtime.getRuntime().gc()， 会触发  Full GC
  Full GC 会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

- 无法保证堆垃圾收集器的调用， 可以通过 重写finalize()来判断

- 一般情况下，垃圾回收自动进行，无须手动触发
 特殊情况下，可以显示调用来做基准测试

二、内存泄漏/内存溢出

1. 内存溢出(OOM)

1. 应用程序占用的内存增长速度快，快速占用了JVM的所有内存

2. 进行一次独占式的 Full GC 操作后，回收大量内存

OOM: 没有空闲内存，并且垃圾回收器回收完后，依然无法提供更多内存

• 原因下面两个：
• Java虚拟机的堆内存设置不够
• 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. 内存泄漏

• Memory Leak

- 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，才叫做内存泄漏
- 实际情况：  意外导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM，也可以叫做内存泄漏
            比如类的static属性

- 内存泄漏可能会逐步消耗可用内存空间，直到耗尽所有内存，最终出现 OutOfMemory

example1: 单例模式
- 单例的生命周期和应用程序是一样长的，如果单例程序中持有对外部对象的引用，那么这个外部对象是不可能
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
  比如socket，io，datasource等的链接，如果不手动close， 则是不能回收的

三、Stop The World

• Stop-The-World: 在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，有点卡死的感觉，停顿就是STW

可达性分析算法中枚举根节点会导致所有java执行线程停顿
- 分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
- 一致性指整个分析期间，整个执行系统看起来像是被冻结在某个时间点上
- 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

被STW 中断的应用程序，会在完成GC 后回复，频繁中断会让用户感觉多个卡顿，所以需要减少STW的产生

1. STW和哪款GC无关，所有的GC 都有这个事件
2. 只能说垃圾回收器越来越优秀，回收效率越来越高，尽可能的缩短了暂停时间
3. 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下来
4. 开发中不要用System.gc(), 会导致STW的发生

四、安全点和安全区域

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

- Safe Point的选择很重要
- 如果太少，则等待GC的时间太长，就会导致oom
- 如果太多，则频繁的gc，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,比如方法调用，循环跳转，异常跳转

安全区域： 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

可以把Safe Region看作是扩展了的 SafePoint

五、引用

• JDK 1.2后， Java对引用的概念进行了扩充
• 强引用，Strong Reference
• 软引用, Weak Reference
• 弱引用, Weak Reference
• 虚引用, Phantom Reference
• 强软弱虚，引用强度依次逐渐减弱
• 除强引用外，其他3种引用均可以在java.lang.ref包中找到，可以直接使用

• 上述不同的引用，均指的是在引用还存在的前提下，垃圾回收器是否会进行回收

1. 强引用

• 只要引用存在，那么就不会回收
• 强引用的对象是可触及的，只要引用没有断开，则永远不会被回收
• 强引用是内存泄漏的主要原因
• 强引用指的就是一般的那种通过new来创建出来的对象

2. 软引用

• 内存不足才会回收

用来描述一些还有用，但并非必须的对象
- 软引用关联的对象，在系统将要发生oom的时候，会把软引用的对象，列入回收范围内进行
  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

比如实现内存敏感， 高速缓存

垃圾回收器在某个时刻决定回收软可达的对象时，会清理软引用
可选的把软引用存放倒一个引用队列（Reference Queue中）

package com.nike.erick;

import java.lang.ref.SoftReference;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new int[1024];

        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(obj);

        // 将强引用断开
        obj = null;

        System.out.println("Before GC" + softReference.get());
        System.gc();
        System.out.println("After GC" + softReference);
    }
}

3. 弱引用

• 弱引用是用来描述那些非必须对象，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
• 系统发生GC时候，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
• 存放缓存数据
• 弱引用相比软引用，更容易被发现和回收，速度更快
• WeakHashMap

package com.nike.erick;

import java.lang.ref.WeakReference;

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        Object obj = new int[1024];

        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(obj);

        // 将强引用断开
        obj = null;

        System.out.println("Before GC" + weakReference.get());
        System.gc();
        System.out.println("After GC" + weakReference);
    }
}

4. 虚引用

• Phantom Reference， 对象回收跟踪
• 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
• 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方法获取对象时，总是null