Java内存模型及GC原理?

Java内存模型及GC原理
一个优秀的Java程序员必须了解的GC机制

GC(Garbage Collection)是垃圾收集的意思。

 1.java内存模型

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  JVM内存模型中分两大块,一块是 NEW Generation, 另一块是Old Generation.在New Generation中,有一个叫Eden的空间,主要是用来存放新生的对象,还有两个Survivor Spaces(from,to), 它们用来存放每次垃圾回收后存活下来的对象。在Old Generation中,主要存放应用程序中生命周期长的内存对象,还有个Permanent Generation,主要用来放JVM自己的反射对象,比如类对象和方法对象等。

  在New Generation块中,垃圾回收一般用Copying的算法,速度快。每次GC的时候,存活下来的对象首先由Eden拷贝到某个Survivor Space, 当Survivor Space空间满了后, 剩下的live对象就被直接拷贝到Old Generation中去。因此,每次GC后,Eden内存块会被清空。在Old Generation块中,垃圾回收一般用mark-compact的算法,速度慢些,但减少内存要求.

  垃圾回收分多级,0级为全部(Full)的垃圾回收,会回收OLD段中的垃圾;1级或以上为部分垃圾回收,只会回收NEW中的垃圾,内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后,仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

  out of memory发生的情况:只发生在jvm对old和perm generation 回收后还不能获足够内存的情况.

  当一个URL被访问时,内存申请过程如下:
  A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
  B. 当Eden空间足够时,内存申请结束。否则到下一步
  C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象(这属于1或更高级的垃圾回收), 释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区
  D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域,当OLD区空间足够时,Survivor区的对象会被移到Old区,否则会被保留在Survivor区
  E. 当OLD区空间不够时,JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集(0级)
  F. 完全垃圾收集后,若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象,导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域,则出现”out of memory错误”

  造成full gc的原因:
  new了很多对象,没有即时在主动释放掉导致Eden内存不够用,不断把对象往old迁移,old满了,full gc;

  full gc 如何预防:
  1,使用了缓存
  访问有两种,第一种是缓存命中率不高的访问,第二种种是缓存命中率很高的访问.对于第一种情况,就没必要缓存了,缓存反而效果不好,浪费内存,没有提升程序效率还浪费空间,特别是如果这种访问量级别很大的时候还会导致full gc.第二种情况,不得不缓存很多对象,不缓存的话就要调用数据库或者其它是要发生io的,所以这时候要不就是想办法减少缓存对象的大小,例如不缓存没必要缓存的数据,或者合并一些数据减少内存的使用.如果还是不行那就加机器,加内存.
  2,没使用缓存的情况,貌似不会出现full gc的情况,除非内存太小,或者设置不对,程序有漏洞.
  总结:在不影响功能的情况下,缓存对象越小越要,命中率越高越好.低命中率的缓存对象还不如不缓存.

  根据GC的工作原理,提一些Java编程的建议
  1.最基本的建议就是尽早释放无用对象的引用。大多数程序员在使用临时变量的时候,都是让引用变量在退出活动域(scope)后,自动设置为 null.我们在使用这种方式时候,必须特别注意一些复杂的对象图,例如数组,队列,树,图等,这些对象之间有相互引用关系较为复杂。对于这类对象,GC 回收它们一般效率较低。如果程序允许,尽早将不用的引用对象赋为null.这样可以加速GC的工作。
  2.尽量少用finalize函数。finalize函数是Java提供给程序员一个释放对象或资源的机会。但是,它会加大GC的工作量,因此尽量少采用finalize方式回收资源。
  3.如果需要使用经常使用的图片,可以使用soft应用类型。它可以尽可能将图片保存在内存中,供程序调用,而不引起OutOfMemory.
  4.注意集合数据类型,包括数组,树,图,链表等数据结构,这些数据结构对GC来说,回收更为复杂。另外,注意一些全局的变量,以及一些静态变量。这些变量往往容易引起悬挂对象(dangling reference),造成内存浪费。
  5.当程序有一定的等待时间,程序员可以手动执行System.gc(),通知GC运行,但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。使用增量式GC可以缩短Java程序的暂停时间。
  

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