4.5 內(nèi)存垃圾回收問題
那本譚浩強主編的Java入門教材說：
……
1、簡單性
設(shè)計Java語言的出發(fā)點就是容易編程，不需要深奧的知識。Java語言的風格十分接近C++語言，但要比C++簡單得多。Java舍棄了一些不常用的、難以理解的、容易混淆的成分，如運算符重載、多繼承等。增加了自動垃圾搜集功能，用于回收不再使用的內(nèi)存區(qū)域。這不但使程序易于編寫，而且大大減少了由于內(nèi)存分配而引發(fā)的問題。
……
這樣類似的描述出現(xiàn)在眾多的Java入門級教材中，非常容易讓人們忽略了內(nèi)存垃圾回收的問題，其實Java的垃圾回收問還是需要關(guān)注一下的。這個問題在招聘單位的筆試題中出現(xiàn)的頻率也比較高，我們需要好好的研究一下Java的垃圾回收機制。
4.5.1 什么是內(nèi)存垃圾，哪些內(nèi)存符合垃圾的標準
我們在前面講過了，堆是一個"運行時"數(shù)據(jù)區(qū)，是通過"new"等指令建立的，Java的堆是由Java的垃圾回收機制來負責處理的，堆是動態(tài)分配內(nèi)存大小，垃圾收集器可以自動回收不再使用的內(nèi)存空間。
也就是說，所謂的"內(nèi)存垃圾"是指在堆上開辟的內(nèi)存空間在不用的時候就變成了"垃圾"。
C++或其他程序設(shè)計語言中，必須由程序員自行聲明產(chǎn)生和回收，否則其中的資源將消耗，造成資源的浪費甚至死機。但手工回收內(nèi)存往往是一項復雜而艱巨的工作。因為要預先確定占用的內(nèi)存空間是否應該被回收是非常困難的！如果一段程序不能回收內(nèi)存空間，而且在程序運行時系統(tǒng)中又沒有了可以分配的內(nèi)存空間時，這段程序就只能崩潰。
Java和C++相比的優(yōu)勢在于，這部分"垃圾"可以被Java
虛擬機（JVM）中的一個程序發(fā)現(xiàn)并自動清除掉，而不用程序員自己想著"delete"了。
Java語言提供了一個系統(tǒng)級的線程，即垃圾收集器線程（Garbage Collection
Thread），來跟蹤每一塊分配出去的內(nèi)存空間，當JVM處于空閑循環(huán)時，自動回收每一塊可以回收的內(nèi)存。
4.5.1.1 垃圾回收工作機制
垃圾收集器線程它是一種低優(yōu)先級的線程，它必須在一個Java程序的運行過程中出現(xiàn)內(nèi)存空閑的時候才去進行回收處理。
垃圾收集器系統(tǒng)有其判斷內(nèi)存塊是否需要回收的判斷標準的。垃圾收集器完全是自動被執(zhí)行的，它不能被強制執(zhí)行，即使程序員能明確地判斷出某一塊內(nèi)存應該被回收了，也不能強制執(zhí)行垃圾回收程序進行垃圾回收。
程序員可以做的只有調(diào)用"System.gc()"來"建議"執(zhí)行垃圾收集器程序，但是這個垃圾收集程序什么時候被執(zhí)行以及是否被執(zhí)行了，都是不不能控制的。但是雖然垃圾收集器是低優(yōu)先級的線程，卻在系統(tǒng)內(nèi)存可用量過低時，它仍然可能會突發(fā)地執(zhí)行來挽救系統(tǒng)。
4.5.1.2 哪些符合"垃圾"標準
如果想了解JVM的垃圾回收，就必須要知道JVM垃圾回收的標準。
垃圾收集器的"垃圾"標準：對象已經(jīng)不能被程序中的其他程序所引用的時候，那么這個對象的內(nèi)存空間已經(jīng)沒有用了。
比如當一個方法執(zhí)行完畢時，在這個方法中聲明的對象就超出其聲明周期，這時候就可以被當作垃圾收集了，只有當這個方法被再次被調(diào)用時才會被重新創(chuàng)建。
例如：
……
public void function(){
OBJ obj=new OBJ();
……
}
……
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另外還可以將對象的引用變量初始化為null值，也可以來暗示垃圾收集器來收集該對象。
例如：
……
OBJ obj=new OBJ();
Obj=null;
……
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finalize()在該對象垃圾回收前調(diào)用
垃圾收集器跟蹤每一個對象，把那些不可到達的對象占有的內(nèi)存空間收集起來，并且在每次進行垃圾收集之前，垃圾收集器都會調(diào)用一下finalize()方法。Java語言允許程序員給任何對象添加finalize(
)方法，但也不能過分依賴該方法對系統(tǒng)資源的回收和再利用，因為這個方法調(diào)用后的執(zhí)行結(jié)果是不可預知的。對于任何給定對象，Java 虛擬機最多只調(diào)用一次
finalize 方法。
我們用這個程序來演示一下：
public class finalizeTest{
public static void main( String[] args ){
finalizeTest ft=new finalizeTest();
ft.loading();
byte bs[]=new byte[1450000];
}
public void loading(){
test t=new test();
t.callme();
}
}
class test{
protected void finalize(){
System.out.println("call finalize");
}
public void callme(){
System.out.println("callme");
}
}
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我們在命令行中鍵入如下命令：
程序運行結(jié)果如圖 3
10所示。
這時候，我們將JVM所許可使用的最大內(nèi)存設(shè)置成"1k"，當內(nèi)存被占滿前JVM會首先去進行內(nèi)存回收，于是失去活動的"test"對象被回收，在回收前調(diào)用了"finalize()"。
4.5.2 JVM垃圾回收的相關(guān)知識
JVM使用的是分代垃圾回收的方式，主要是因為在程序運行的時候會有如下特點：
大多數(shù)對象在創(chuàng)建后很快就沒有對象使用它了。
大多數(shù)在一直被使用的對象很少再去引用新創(chuàng)建的對象。
因此就將Java對象分為"年輕"對象和"年老"對象，JVM將內(nèi)存堆（Heap）分為兩個區(qū)域，一個是"年輕"區(qū)，另一個是"老"區(qū)，Java將這兩個區(qū)域分別稱作是"新生代"和"老生代"。
"新生代"區(qū)域中，絕大多數(shù)新創(chuàng)建的對象都存放在這個區(qū)域里，此區(qū)域一般來說較小而且垃圾回收頻率較高，同時因為"新生代"采用的算法和其存放的對象的特點，使該區(qū)域垃圾回收的效率也非常高。
而"老生代"區(qū)域中存放的是在"新生代"中生存了較長時間的對象，這些對象將被轉(zhuǎn)移到"老生代"區(qū)。這個區(qū)域一般要大一些而且增長的速度相對于"新生代"要慢一些，"老生代"垃圾回收的執(zhí)行頻率也會低很多。
由于JVM在垃圾回收處理時會消耗一定的系統(tǒng)資源，因此有時候通過JVM啟動的時候添加相關(guān)參數(shù)來控制"新生代"區(qū)域的大小，來調(diào)整垃圾回收處理的頻率非常有用。以便于我們更合理的利用系統(tǒng)資源。
"新生代"區(qū)域設(shè)置參數(shù)是"-Xmn"，用這個參數(shù)可以制定"新生代"區(qū)域的大小。
我們來舉一個例子說明：
我們就用系統(tǒng)自帶的程序作為例子，在命令行上鍵入如下指令：
CD C:"java"demo"jfc"SwingSet2[回車]
C:"java"demo"jfc"SwingSet2>java -jar -verbose:gc
-Xmn4m XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar[回車]
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上面加入了一個新的參數(shù)"XX:+PrintGCDetails"，這個參數(shù)能夠打印出GC的詳細信息。屏幕輸出如下（節(jié)選）：
[GC [DefNew: 3469K->84K(3712K), 0.0007778 secs]
23035K->19679K(28728K), 0.0009191 secs]
[GC [DefNew: 3284K->171K(3712K), 0.0007283 secs]
22878K->19766K(28728K), 0.0008669 secs]
[GC [DefNew: 3476K->260K(3712K), 0.0008504 secs]
23071K->19855K(28728K), 0.0009862 secs]
[GC [DefNew: 3502K->87K(3712K), 0.0009267 secs]
23096K->19682K(28728K), 0.0010610 secs]
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我們需要解釋一下輸出的詳細內(nèi)容的意思，拿第一行輸出來說：
"DefNew: 3469K->84K(3712K), 0.0007778
secs"是指"新生代"的垃圾回收情況，這里的意思是從占用3469K內(nèi)存空間變?yōu)?4K內(nèi)存空間，用時0.0007778秒。
"23035K->19679K(28728K), 0.0009191
secs"是指總體GC的回收情況，整體堆空間占用從23035K降低到19679K的水平，用時0.0009191秒。
那么，這時候我們在將"新生代"的內(nèi)存設(shè)為8M，并把堆的最大可控值設(shè)定為32M，再去執(zhí)行，鍵入如下指令：
java -jar -verbose:gc -Xmn8m -Xmx32m
XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar[回車]
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得到的結(jié)果如下（節(jié)選）：
[GC [DefNew: 6633K->6633K(7424K), 0.0000684 secs]
[Tenured: 18740K->18820K(24576K), 0.0636505 secs]
25374K->18820K(32000K), 0.0639274 secs]
[GC [DefNew: 6646K->6646K(7424K), 0.0002581 secs]
[Tenured: 18820K->18884K(24576K), 0.0651957 secs]
25467K->18884K(32000K), 0.0658804 secs]
[GC [DefNew: 6611K->6611K(7424K), 0.0000668 secs]
[Tenured: 18884K->18505K(24576K), 0.0931406 secs]
25496K->18505K(32000K), 0.0934295 secs]
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這個結(jié)果說明：
"[DefNew: 6633K->6633K(7424K), 0.0000684
secs]"是指"新生代"的垃圾回收情況，這里的意思是從占用6633K內(nèi)存空間變?yōu)?633K內(nèi)存空間，用時0.
0000684秒。
"25374K->18820K(32000K), 0.0639274
secs"是指總體GC的回收情況，整體堆空間占用從25374K降低到18820K的水平，用時0. 0639274秒。
"[Tenured:
18740K->18820K(24576K), 0.0636505
secs]"是指"老生代"GC的回收情況，整體堆空間占用從18740K降低到18820K的水平，用時0.0009012秒。
通過這些參數(shù)的調(diào)整我們可以看到在處理垃圾收集問題時，從垃圾回收的頻率是時間方面的變化，我們可以根據(jù)不同程序的不同情況予以調(diào)整。
最后有必要提一下GC的相關(guān)參數(shù)：
-XX:+PrintGCDetails
顯示GC的詳細信息
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime
打印應用執(zhí)行的時間
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
打印應用被暫停的時間
注：":"后的"+"號表示開啟此選項,如果是"-"號那么表示關(guān)閉此選項。