垃圾清理勢(shì)在必行——Java垃圾收集算法
1.Java垃圾收集算法的核心思想
Java語言建立了垃圾收集機(jī)制，用以跟蹤正在使用的對(duì)象和發(fā)現(xiàn)并回收不再使用(引用)的對(duì)象。Java垃圾回收算法可以有效防范動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配中可能發(fā)生的兩個(gè)危險(xiǎn)：因內(nèi)存垃圾過多而引發(fā)的內(nèi)存耗盡，以及不恰當(dāng)?shù)膬?nèi)存釋放所造成的內(nèi)存非法引用。
垃圾收集算法的核心思想是：對(duì)虛擬機(jī)可用內(nèi)存空間，即堆空間中的對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，如果對(duì)象正在被引用，那么稱其為存活對(duì)象，反之，如果對(duì)象不再被引用，則為垃圾對(duì)象，可以回收其占據(jù)的空間，用于再分配。垃圾收集算法的選擇和垃圾收集系統(tǒng)參數(shù)的合理調(diào)節(jié)直接影響著系統(tǒng)性能，因此需要開發(fā)人員做比較深入的了解。
2.觸發(fā)主GC(Garbage Collector)的條件
JVM進(jìn)行次GC的頻率很高,但因?yàn)檫@種GC占用時(shí)間極短,所以對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響不大。更值得關(guān)注的是主GC的觸發(fā)條件,因?yàn)樗鼘?duì)系統(tǒng)影響很明顯。總的來說,有兩個(gè)條件會(huì)觸發(fā)主GC:
①當(dāng)應(yīng)用程序空閑時(shí),即沒有應(yīng)用線程在運(yùn)行時(shí),GC會(huì)被調(diào)用。因?yàn)镚C在優(yōu)先級(jí)***的線程中進(jìn)行,所以當(dāng)應(yīng)用忙時(shí),GC線程就不會(huì)被調(diào)用,但以下條件除外。
②Java堆內(nèi)存不足時(shí),GC會(huì)被調(diào)用。當(dāng)應(yīng)用線程在運(yùn)行,并在運(yùn)行過程中創(chuàng)建新對(duì)象,若這時(shí)內(nèi)存空間不足,JVM就會(huì)強(qiáng)制地調(diào)用GC線程,以便回收內(nèi)存用于新的分配。若GC一次之后仍不能滿足內(nèi)存分配的要求,JVM會(huì)再進(jìn)行兩次GC作進(jìn)一步的嘗試,若仍無法滿足要求,則 JVM將報(bào)“out of memory”的錯(cuò)誤,Java應(yīng)用將停止。
由于是否進(jìn)行主GC由JVM根據(jù)系統(tǒng)環(huán)境決定,而系統(tǒng)環(huán)境在不斷的變化當(dāng)中,所以主GC的運(yùn)行具有不確定性,無法預(yù)計(jì)它何時(shí)必然出現(xiàn),但可以確定的是對(duì)一個(gè)長(zhǎng)期運(yùn)行的應(yīng)用來說,其主GC是反復(fù)進(jìn)行的。
3.減少GC開銷的措施
根據(jù)上述GC的機(jī)制,程序的運(yùn)行會(huì)直接影響系統(tǒng)環(huán)境的變化,從而影響GC的觸發(fā)。若不針對(duì)GC的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和編碼,就會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存駐留等一系列負(fù)面影響。為了避免這些影響,基本的原則就是盡可能地減少垃圾和減少GC過程中的開銷。具體措施包括以下幾個(gè)方面:
(1)不要顯式調(diào)用System.gc()
此函數(shù)建議JVM進(jìn)行主GC,雖然只是建議而非一定,但很多情況下它會(huì)觸發(fā)主GC,從而增加主GC的頻率,也即增加了間歇性停頓的次數(shù)。
(2)盡量減少臨時(shí)對(duì)象的使用
臨時(shí)對(duì)象在跳出函數(shù)調(diào)用后,會(huì)成為垃圾,少用臨時(shí)變量就相當(dāng)于減少了垃圾的產(chǎn)生,從而延長(zhǎng)了出現(xiàn)上述第二個(gè)觸發(fā)條件出現(xiàn)的時(shí)間,減少了主GC的機(jī)會(huì)。
(3)對(duì)象不用時(shí)***顯式置為Null
一般而言,為Null的對(duì)象都會(huì)被作為垃圾處理,所以將不用的對(duì)象顯式地設(shè)為Null,有利于GC收集器判定垃圾,從而提高了GC的效率。
(4)盡量使用StringBuffer,而不用String來累加字符串(詳見blog另一篇文章JAVA中String與StringBuffer)
由于String是固定長(zhǎng)的字符串對(duì)象,累加String對(duì)象時(shí),并非在一個(gè)String對(duì)象中擴(kuò)增,而是重新創(chuàng)建新的String對(duì)象,如Str5=Str1+Str2+Str3+Str4,這條語句執(zhí)行過程中會(huì)產(chǎn)生多個(gè)垃圾對(duì)象,因?yàn)閷?duì)次作“+”操作時(shí)都必須創(chuàng)建新的String對(duì)象,但這些過渡對(duì)象對(duì)系統(tǒng)來說是沒有實(shí)際意義的,只會(huì)增加更多的垃圾。避免這種情況可以改用StringBuffer來累加字符串,因StringBuffer是可變長(zhǎng)的,它在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)增,不會(huì)產(chǎn)生中間對(duì)象。
(5)能用基本類型如Int,Long,就不用Integer,Long對(duì)象
基本類型變量占用的內(nèi)存資源比相應(yīng)對(duì)象占用的少得多,如果沒有必要,***使用基本變量。
(6)盡量少用靜態(tài)對(duì)象變量
靜態(tài)變量屬于全局變量,不會(huì)被GC回收,它們會(huì)一直占用內(nèi)存。
(7)分散對(duì)象創(chuàng)建或刪除的時(shí)間
集中在短時(shí)間內(nèi)大量創(chuàng)建新對(duì)象,特別是大對(duì)象,會(huì)導(dǎo)致突然需要大量?jī)?nèi)存,JVM在面臨這種情況時(shí),只能進(jìn)行主GC,以回收內(nèi)存或整合內(nèi)存碎片,從而增加主GC的頻率。集中刪除對(duì)象,道理也是一樣的。它使得突然出現(xiàn)了大量的垃圾對(duì)象,空閑空間必然減少,從而大大增加了下一次創(chuàng)建新對(duì)象時(shí)強(qiáng)制主GC的機(jī)會(huì)。可以說基于Java垃圾回收算法的GC機(jī)制有效的減少了Java在內(nèi)存管理方面的錯(cuò)誤。
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