【探究JVM十】JVM垃圾回收的相关概念

川长思鸟来 2022-11-25 10:24 190阅读 0赞

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzIzMjk1NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

### 文章目录 ###

*   *  1. System.gc()
     *  2. 内存泄漏
     *  3. 内存溢出
     *   *  OOM调试
     *  4. 常用的JVM参数
     *  5. 再谈引用

## 1. System.gc() ##

在默认情况下，通过`System.gc()`或者 `Runtime. getRuntime().gc()`的调用，会**显式触发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

> 只是提醒JVM进行GC，不保证JVM一定会GC。类似于线程的优先级

**System.gc()不一定会立即进行垃圾回收：**

public class SystemCGTest { 
        public static void main(String[] args) { 
            new SystemCGTest();
            //提醒JVM的垃级回收器执行gc，但是不确定是否马上执行gc
            System.gc();
        }
    
        @Override
        protected void finalize() { 
            System.out.println("重写finalize方法，对象自我拯救...");
        }
    }

不同的结果出现：

![format_png][]

![format_png 1][]

`gc()`的底层实现是

Runtime.getRuntime().gc();

![format_png 2][]

**System.runFinalization会强制立即进行垃圾回收：**

public class SystemCGTest { 
        public static void main(String[] args) { 
            new SystemCGTest();
            //提醒JVM的垃级回收器执行gc，但是不确定是否马上执行gc
            System.gc();
    
            //调用finalize(),强制GC立即进行垃圾回收
            System.runFinalization();
        }
    
        @Override
        protected void finalize() { 
            System.out.println("重写finalize方法，对象自我拯救...");
        }
    }

> 只会出现：重写finalize方法，对象自我拯救…这一种结果

`runFinalization()`会强制调用引用的对象的`finalize()`方法，而只在回收垃圾对象时GC才会调用`finalize()`，所以推导得出`runFinalization()`会使JVM立即进行垃圾回收

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进行的，无须手动触发**。

在些特殊情况下，如我们正在编写一个性能基准测试，保证起始点和空间够用，可以在运行之间调用`System. gc()`

--------------------

## 2. 内存泄漏 ##

**内存泄漏Memory Leak**：对象不再使用了，但是GC又无法将其回收

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。

内存泄漏**可能**导致内存溢出，并不绝对。

注意，这里的存储空间并不是指物理内存，而是指**JVM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。

![format_png 3][]

**【Memory Leak举例】**

1.  **单例模式**。单例的生命周期和类是一样长的，因为是`static` 类型。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、网络连接Socket和 IO 连接必须手动close，否则是不能被回收的。

**【内存泄漏的危害】**

**1. 频繁GC**

安卓系统分配给单个应用的内存资源都是有限的，内存泄露导致其他组件可用的内存变少后，一方面会使得GC的频率加剧，再发生GC的时候，所有进程都必须等待(STW)，GC的频率越高，用户越容易感到应用卡顿。另一方面内存变小，可能使得系统额外分配给该app一些内存，而影响整个系统的运行情况。

**2. 导致OOM**

分配的内存资源是有限的，而内存泄漏是隐患问题，它不断地吃内存，最终导致的一个结果就是OOM

--------------------

## 3. 内存溢出 ##

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。

**1. 没有空闲内存**

造成没有空闲内存的原因有二：

1.  堆内存设置不够`-Xms`、`-Xmx`来调整
2.  代码中创建了大对象，长时间存在引用而不能被垃圾回收器回收（内存泄漏）

> 永久代：java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space
> 
> 元空间：java.lang.OutOfMemoryError：Metaspace

**2. 无法提供更多内存**

意思就是GC回收了垃圾对象之后，仍然没有足够的内存空间来存储。GC完之后，才报OOM

**【OOM举例】**

![format_png 4][]

### OOM调试 ###

【参数设置】

*  `-Xms8m`（设置堆空间）
 *  `-Xmx8m`
 *  `-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError`(OOM时导出Dump文件)

/** * @Author: Mr.Q * @Date: 2020-08-05 11:58 * @Description:堆空间OOM测试,dump快照分析 * * -Xms8m * -Xmx8m * -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError */
    public class HeapOOM { 
    
        byte[] bufffer = new byte[1 * 1024 * 1024]; //1MB
    
        public static void main(String[] args) { 
            ArrayList<HeapOOM> list = new ArrayList<HeapOOM> ();
            int count = 0;
            try { 
                while(true) { 
                    list.add(new HeapOOM());
                    count++;
                }
            } catch (Throwable t) { 
                System.out.println("count = " + count);
                t.printStackTrace();
            }
        }
    }

生成Dump文件，查看内存情况

![format_png 5][]

![format_png 6][]

--------------------

## 4. 常用的JVM参数 ##

`-Xss2M` ：设置JVM栈内存大小

`-Xms20M`：设置堆内存初始值

`-Xmx20M`：设置堆内存最大值

`-Xmn10M`：设置堆内存中新生代大小

`-XX:SurvivorRatio=8`：设置堆内存中新生代Eden 和 Survivor 比例

`-XX:PermSize=10M`：设置方法区内存初始值

`-XX:MaxPermSize=10M`：设置方法区内存最大值

`-XX:MaxDirectMemorySize=10M`：设置堆内存中新生代大小

--------------------

## 5. 再谈引用 ##

> 【面试题】：强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别？具体使场景是什么？

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）

4种，这种引用强度依次逐渐减弱

**强引用（ StrongReference）**：传统定义的“引用”，即`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回收掉被强引用的对象。

**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。如果回收后还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。没有足够的内存空间才会回收

**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，进行对象回收跟踪。

![format_png 7][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzIzMjk1NQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221124/99569c6f96524e76a84153e1816306a1.png
[format_png]: /images/20221124/ffcda03294924713949c3bb5878c07fd.png
[format_png 1]: /images/20221124/de517fc2a05a43ee964b54a22bc8ad6f.png
[format_png 2]: /images/20221124/db5b2a360982414e910ccd6166112689.png
[format_png 3]: /images/20221124/7436019fbc264cd9a8bacd469733559c.png
[format_png 4]: /images/20221124/048c03e6e3af4ca9895a2d2fccbd59cd.png
[format_png 5]: /images/20221124/2237d6dce0cf48eb8f49f71030e02fe1.png
[format_png 6]: /images/20221124/fa6a82d288ba4c82a4f4f3a548feb010.png
[format_png 7]: /images/20221124/1c187ea3d7e045999e506e256baea031.png