优化内存与并发：垃圾回收策略选择与JVM内存解析-CSDN博客

本文链接：https://blog.csdn.net/Little_fxc/article/details/123210008

概述

什么场景下该使用什么垃圾回收策略？
垃圾回收发生在哪些区域？
对象在什么时候能够被回收？

什么场景下该使用什么垃圾回收策略？

场景一：在对内存要求苛刻的场景：想办法提高对象的回收效率，多回收掉一些对象，腾出更多内存；
场景二：在CPU 使用率高的场景下：降低高并发垃圾回收的频率，让 CPU 更多地去执行你的业务而不是垃圾回收；
TODO 垃圾回收策略

垃圾回收发生在哪些区域？

JVM 内存结构如下图所示：

JVM内存结构

虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程隔离的，这 3 个区域与线程的生命周期保持一致，同生共死，是不需要考虑垃圾回收的。
堆和方法区市线程共享的，才需要考虑。

更多内存结构的分析见 JVM 内存结构简单分析（1）

对象在什么时候能够被回收？

就目前来说，有两种算法区判断算法什么时候回收。

引用计数法

通过对象的引用计数器来判断对象是否被引用；

如下图所示，对象被引用一次，计数器就加 1 ，但是一旦遇到有循环引用的情况，对象就无法被回收。

可达性分析

Java并没有采用引用计数法，而是使用了可达性分析。

可达性分析：以根对象（GC Roots）作为起点向下搜索，走过的路径被称为引用链（Reference Chain），如果某个对象到根对象没有引用链相连时，就认为这个对象是不可大的，可以被回收。

如下图所示：

可达性分析

GC Roots 包括哪些对象

虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
方法区中类静态属性引用的对象
方法区中常量引用的对象
本地方法栈中JNI（即 native 方法）引用的对象

那什么是引用？

强引用

形如 Object obj = new Object() 的引用
只要强引用在，永远不会回收被引用的对象，哪怕是内存溢出

软引用

形如 SoftReference<String> str = new SoftReference<String>("hello")
是用来描述一些有用但非必需的对象
软引用关联的对象只有在内存不足的时候才会回收

弱引用

形如 WeakReference<String> str = new WeakReference<String>("hello")
弱引用也用来描述非必需对象的
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
无论当前内存是否足够,都会回收掉只被弱引用关联的对象

虚引用

形如

ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<>("hello", queue);

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取得一个对象实例。
为一个对象设置虚引用关联的唯一目的只是为了能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

可达性分析注意点

一个对象即使不可达，也不一定会被回收

即使在可达性分析算法中判定为不可达的对象,也不是“非死不可”的,这时候它们暂时还处于“缓刑”阶段,要真正宣告一个对象死亡,至少要经历两次标记过程：

如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链,那它将会被第一次标记,随后进行一次筛选,筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。假如对象没有覆盖finalize()方法,或者finalize()方法已经被虚拟机调用过,那么虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。
如果这个对象被判定为确有必要执行finalize()方法,那么该对象将会被放置在一个名为F-Queue的队列之中,并在稍后由一条由虚拟机自动建立的、低调度优先级的Finalizer线程去执行它们的finalize() 方法。这里所说的“执行”是指虚拟机会触发这个方法开始运行,但并不承诺一定会等待它运行结束。
这样做的原因是,如果某个对象的finalize()方法执行缓慢,或者更极端地发生了死循环,将很可能导致F-Queue队列中的其他对象永久处于等待,甚至导致整个内存回收子系统的崩溃。finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会,稍后收集器将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记,如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可,譬如把自己(this关键字)赋值给某个类变量或者对象的成员变量,那在第二次标记时它将被移出“即将回收”的集合;如果对象这时候还没有逃脱,那基本上它就真的要被回收了。

代码演示：

package com.fengxuechao.jvm;
/**
* 此代码演示了两点:
* * 1.对象可以在被GC时自我拯救。
* * 2.这种自救的机会只有一次,因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次
*
*/
public class FinalizeEscapeGC {
  public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;

  public static void main(String[] args) throws Throwable {
      SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
      //对象第一次成功拯救自己
      SAVE_HOOK = null;
      System.gc();
      // 因为Finalizer方法优先级很低,暂停0.5秒,以等待它
      Thread.sleep(500);
      if (SAVE_HOOK != null) {
          SAVE_HOOK.isAlive();
      } else {
          System.out.println("no, i am dead :(");
      }
      // 下面这段代码与上面的完全相同,但是这次自救却失败了
      SAVE_HOOK = null;
      System.gc();
      // 因为Finalizer方法优先级很低,暂停0.5秒,以等待它
      Thread.sleep(500);
      if (SAVE_HOOK != null) {
          SAVE_HOOK.isAlive();
      } else {
          System.out.println("no, i am dead :(");
      }
  }

  public void isAlive() {
      System.out.println("yes, i am still alive :)");
  }

  @Override
  protected void finalize() throws Throwable {
      super.finalize();
      System.out.println("finalize method executed!");
      FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
  }
}