转载：
https://www.bilibili.com/video/BV1PJ411n7xZ
参考：
https://gitee.com/moxi159753/LearningNotes/tree/master/JVM,
https://www.cnblogs.com/yanl55555/p/12623447.html

System.gc()的理解

引言

public class SystemGCTest {public static void main(String[] args) {new SystemGCTest();System.gc();//提醒jvm的垃圾回收器执行gc,但是不确定是否马上执行gc//与Runtime.getRuntime().gc();的作用一样。
//        System.runFinalization();//强制调用 失去引用的对象的finalize()方法System.out.println("结束");}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {super.finalize();System.out.println("SystemGCTest 重写了finalize()");}// 注释runFinalization// 结束 和 SystemGCTest 重写了finalize()顺序不一定// 不注释runFinalization// 一定  结束 和 SystemGCTest 重写了finalize()顺序}

我们调用System.gc()的时候，其实并不会马上进行垃圾回收，甚至不一定会执行垃圾回收

手动GC来理解不可达对象的回收

public class LocalVarGC {/*** 触发YoungGC没有回收对象，进入s0或s1* 触发Full GC将该对象存入old区*/public void localvarGC1() {byte[] buffer = new byte[10*1024*1024];System.gc();}/*** 触发YoungGC的时候，已经被回收了*/public void localvarGC2() {byte[] buffer = new byte[10*1024*1024];buffer = null;System.gc();}/*** 不会被回收，因为它还存放在局部变量表索引为1的slot*/public void localvarGC3() {{byte[] buffer = new byte[10*1024*1024];}System.gc();}/*** 会被回收，因为它还存放在局部变量表索引为1的slot，但是后面定义的value把这个槽给替换了*/public void localvarGC4() {{byte[] buffer = new byte[10*1024*1024];}int value = 10;System.gc();}/*** localvarGC5中的数组已经被回收*/public void localvarGC5() {localvarGC1();System.gc();}public static void main(String[] args) {LocalVarGC localVarGC = new LocalVarGC();localVarGC.localvarGC5();}
}

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，所有一般情况下，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。

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Fu11GC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。

没有空闲内存

首先说没有空闲内存:说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

  1. Java虚拟机的堆内存设置不够。

    比如：可能存在内存泄漏问题；也很有可能就是堆的大小不合理，比如我们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。我们可以通过参数-Xms 、-Xmx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）

    ① 对于老版本的oracle JDK，因为永久代的大小是有限的，并且JVM对永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸载不再需要的类型）非常不积极，所以当我们不断添加新类型的时候，永久代出现OutOfMemoryError也非常多见，尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合；类似intern字符串缓存占用太多空间，也会导致OOM问题。对应的异常信息，会标记出来和永久代相关：“java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space"。② 随着元数据区的引入，方法区内存已经不再那么窘迫，所以相应的ooM有所改观，出现ooM，异常信息则变成了：“java.lang.OutofMemoryError:Metaspace"。直接内存不足，也会导致OOM。

抛出OutofMemoryError之前，通常垃圾收集器会被触发

在抛出OutofMemoryError之前，通常垃圾收集器会被触发，尽其所能去清理出空间。列如：

① 在引用机制分析中，涉及到JVM会去尝试回收软引用指向的对象等。
② 在java.nio.BIts.reserveMemory()方法中，我们能清楚的看到，System.gc()会被调用，以清理空间。

当然，也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的

比如，我们去分配一个超大对象，类似一个超大数组超过堆的最大值，JVM可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题，所以直接抛出OutofMemoryError。

内存泄漏

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。

Java使用可达性分析算法，最上面的数据不可达，就是需要被回收的。后期有一些对象不用了，按道理应该断开引用，但是存在一些链没有断开，从而导致没有办法被回收。

举例

  • 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。

  • 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。

Stop The World

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。

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。

任何GC都有STW

STW事件和采用哪款GC无关所有的GC都有这个事件。

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。

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。

开发中不要用system.gc() 会导致stop-the-world的发生。

垃圾回收的并行与并发

程序的并行与并发

并发

类似串字

并行

并发和并行对比

并行：多个垃圾回收线程同时进行
并发：用户线程和垃圾回收线程同时进行

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。

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。

垃圾回收的并行与并发

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：


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：

  • 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。

    • 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

安全点与安全区域

安全点

安全区域

**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。

执行流程：

再谈引用

强引用,软引用,弱引用都是基于引用关系还存在

再谈引用：强引用(不回收)

概述

举例

StringBuffer str = new StringBuffer("hello mogublog");


StringBuffer str = new StringBuffer("hello mogublog");
StringBuffer str1 = str;

那么我们将 str = null; 则 原来堆中的对象也不会被回收，因为还有其它对象指向该区域

总结

本例中的两个引用，都是强引用，强引用具备以下特点：

再谈引用：软引用(内存不足才回收)

概念

  • 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。

  • 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。

  • 软引用：

    • 当内存足够: 不会回收软引用的可达对象
    • 当内存不够时: 会回收软引用的可达对象

  • 在JDK1.2版之后提供了SoftReference类来实现软引用

// 声明强引用
Object obj = new Object();
// 创建一个软引用
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<>(obj);
obj = null; //销毁强引用，这是必须的，不然会存在强引用和软引用

代码演示

    public static void main(String[] args) {//创建对象，建立软引用SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(new User(1, "songhk"));//上面的一行代码，等价于如下的三行代码
//        User u1 = new User(1,"songhk");
//        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(u1);
//        u1 = null;//取消强引用//从软引用中重新获得强引用对象System.out.println(userSoftRef.get());System.gc();System.out.println("System.gc后");
//        //垃圾回收之后获得软引用中的对象System.out.println(userSoftRef.get());//由于堆空间内存足够，所有不会回收软引用的可达对象。try {System.out.println("-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails");//让系统认为内存资源紧张、不够byte[] b = new byte[1024 * 1024 * 10];
//            byte[] b = new byte[1024  * 1024 * xx];//一定的分配的内存大小，既可以不报OOM，同时恰巧接纳不了软引用的内存大小} catch (Throwable e) {e.printStackTrace();} finally {//再次从软引用中获取数据System.out.println(userSoftRef.get());//在报OOM之前，垃圾回收器会回收软引用的可达对象。打印为null}}
}

软引用不会导致内存溢出OOM

再谈引用：弱引用(发现立刻回收)

概念

// 声明强引用
Object obj = new Object();
// 创建一个弱引用
WeakReference<Object> sf = new WeakReference<>(obj);
obj = null; //销毁强引用，这是必须的，不然会存在强引用和弱引用

代码演示

/*** 弱引用的测试：发现即回收*/
public class WeakReferenceTest {public static class User {public User(int id, String name) {this.id = id;this.name = name;}public int id;public String name;@Overridepublic String toString() {return "[id=" + id + ", name=" + name + "] ";}}public static void main(String[] args) {//创建对象，建立弱引用
//        WeakReference<User> userSoftRef = new WeakReference<User>(new User(1, "songhk"));//上面的一行代码，等价于如下的三行代码User u1 = new User(1,"songhk");WeakReference<User> userSoftRef = new WeakReference<User>(u1);u1 = null;//取消强引用//从弱引用中重新获得强引用对象System.out.println(userSoftRef.get());System.gc();System.out.println("System.gc后");System.out.println(userSoftRef.get());}//[id=1, name=songhk] //System.gc后//null
}

再谈引用：虚引用(对象回收跟踪)

概念

// 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;

代码演示

public class PhantomReferenceTest {public static PhantomReferenceTest obj;//当前类对象的声明static ReferenceQueue<PhantomReferenceTest> phantomQueue = null;//引用队列public static class CheckRefQueue extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {if (phantomQueue != null) {PhantomReference<PhantomReferenceTest> objt = null;try {objt = (PhantomReference<PhantomReferenceTest>) phantomQueue.remove();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (objt != null) {System.out.println("追踪垃圾回收过程：从队列当中取出了objt，证明之前的PhantomReferenceTest实例被GC了");}}}}}@Overrideprotected void finalize() throws Throwable { //finalize()方法只能被调用一次！super.finalize();System.out.println("调用当前类的finalize()方法");obj = this;}public static void main(String[] args) {Thread t = new CheckRefQueue();t.setDaemon(true);//设置为守护线程：当程序中没有非守护线程时，守护线程也就执行结束。t.start();phantomQueue = new ReferenceQueue<PhantomReferenceTest>();obj = new PhantomReferenceTest();//构造了 PhantomReferenceTest 对象的虚引用，并指定了引用队列PhantomReference<PhantomReferenceTest> phantomRef = new PhantomReference<PhantomReferenceTest>(obj, phantomQueue);try {//不可获取虚引用中的对象System.out.println(phantomRef.get());//将强引用去除obj = null;//第一次进行GC,由于对象在finalize()重写了可复活，GC无法回收该对象System.out.println("第 1 次 gc");System.gc();Thread.sleep(1000);if (obj == null) {System.out.println("obj 是 null");} else {System.out.println("obj 可用");}System.out.println("第 2 次 gc");obj = null;System.gc(); //一旦将obj对象回收，就会将此虚引用存放到引用队列中。finalize()只会执行一次，不会再复活了Thread.sleep(1000);if (obj == null) {System.out.println("obj 是 null");} else {System.out.println("obj 可用");}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}

null
第 1 次 gc
调用当前类的finalize()方法
obj 可用
第 2 次 gc
追踪垃圾回收过程：从队列当中取出了objt，证明之前的PhantomReferenceTest实例被GC了
obj 是 null

代码总结

  • 虚引用必须和引用队列一起使用

  • 虚引用不可以通过get()获取强引用对象

  • 当强引用对象不可触及状态后，触发虚引用

再谈引用：终结器引用

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