JAVA 垃圾處理

1. 什麼是內存垃圾，哪些內存符合垃圾的標準
我們在前面講過了，堆是一個"運行時"數據區，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，堆是動態分配內存大小，垃圾收集器可以自動回
收不再使用的內存空間。
也就是說，所謂的"內存垃圾"是指在堆上開闢的內存空間在不用的時候就變成了"垃圾
"。
C++或其他程序設計語言中，必須由程序員自行聲明產生和回收，否則其中的資源將消
耗，造成資源的浪費甚至死機。但手工回收內存往往是一項複雜而艱鉅的工作。因爲要預先
確定佔用的內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存空間，而且
在程序運行時系統中又沒有了可以分配的內存空間時，這段程序就只能崩潰。
Java 和C++相比的優勢在於，這部分"垃圾"可以被Java 虛擬機（JVM）中的一個程序
發現並自動清除掉，而不用程序員自己想着"delete"了。
Java 語言提供了一個系統級的線程，即垃圾收集器線程（ Garbage Collection
Thread），來跟蹤每一塊分配出去的內存空間，當JVM 處於空閒循環時，自動回收每一塊可
以回收的內存。
1.1 垃圾回收工作機制
垃圾收集器線程它是一種低優先級的線程，它必須在一個Java 程序的運行過程中出現
內存空閒的時候纔去進行回收處理。
垃圾收集器系統有其判斷內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
執行的，它不能被強制執行，即使程序員能明確地判斷出某一塊內存應該被回收了，也不能
強制執行垃圾回收程序進行垃圾回收。
程序員可以做的只有調用"System.gc()"來"建議"執行垃圾收集器程序，但是這個垃圾
收集程序什麼時候被執行以及是否被執行了，都是不不能控制的。但是雖然垃圾收集器是低
優先級的線程，卻在系統內存可用量過低時，它仍然可能會突發地執行來挽救系統。
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：對象已經不能被程序中的其他程序所引用的時候，那麼這個
對象的內存空間已經沒有用了。
比如當一個方法執行完畢時，在這個方法中聲明的對象就超出其聲明週期，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用時纔會被重新創建。
例如：
另外還可以將對象的引用變量初始化爲null 值，也可以來暗示垃圾收集器來收集該對
象。
例如：
1.3 finalize()在該對象垃圾回收前調用
垃圾收集器跟蹤每一個對象，把那些不可到達的對象佔有的內存空間收集起來，並且在
每次進行垃圾收集之前，垃圾收集器都會調用一下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資源的回收和再利用，
因爲這個方法調用後的執行結果是不可預知的。對於任何給定對象，Java 虛擬機最多隻調
用一次finalize 方法。
我們用這個程序來演示一下：
……
public void function(){
OBJ obj=new OBJ();
……
}
……
……
OBJ obj=new OBJ();
Obj=null;
……
我們在命令行中鍵入如下命令：
這時候，我們將JVM 所許可使用的最大內存設置成"1k"，當內存被佔滿前JVM 會首先去進行
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");
}
}
java -Xmx1k finalizeTest
內存回收，於是失去活動的"test"對象被回收，在回收前調用了"finalize()"。
2. JVM 垃圾回收的相關知識
JVM 使用的是分代垃圾回收的方式，主要是因爲在程序運行的時候會有如下特點：
大多數對象在創建後很快就沒有對象使用它了。
大多數在一直被使用的對象很少再去引用新創建的對象。
因此就將Java 對象分爲"年輕"對象和"年老"對象，JVM 將內存堆（Heap）分爲兩個區
域，一個是"年輕"區，另一個是"老"區，Java 將這兩個區域分別稱作是"新生代"和"老生代
"。
"新生代"區域中，絕大多數新創建的對象都存放在這個區域裏，此區域一般來說較小而
且垃圾回收頻率較高，同時因爲"新生代"採用的算法和其存放的對象的特點，使該區域垃圾
回收的效率也非常高。
而"老生代"區域中存放的是在"新生代"中生存了較長時間的對象，這些對象將被轉移到
"老生代"區。這個區域一般要大一些而且增長的速度相對於"新生代"要慢一些，"老生代"
垃圾回收的執行頻率也會低很多。
由於JVM 在垃圾回收處理時會消耗一定的系統資源，因此有時候通過JVM 啓動的時候添
加相關參數來控制"新生代"區域的大小，來調整垃圾回收處理的頻率非常有用。以便於我們
更合理的利用系統資源。
"新生代"區域設置參數是"-Xmn"，用這個參數可以制定"新生代"區域的大小。
我們來舉一個例子說明：
我們就用系統自帶的程序作爲例子，在命令行上鍵入如下指令：
上面加入了一個新的參數"XX:+PrintGCDetails"，這個參數能夠打印出GC 的詳細信息。屏
幕輸出如下（節選）：
CD C:\java\demo\jfc\SwingSet2[回車]
C:\java\demo\jfc\SwingSet2>java -jar -verbose:gc
-Xmn4m XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar[回車]
我們需要解釋一下輸出的詳細內容的意思，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，這裏
的意思是從佔用3469K 內存空間變爲84K 內存空間，用時0.0007778秒。
"23035K->19679K(28728K), 0.0009191 secs"是指總體GC 的回收情況，整體堆空間佔
用從23035K 降低到19679K 的水平，用時0.0009191秒。
那麼，這時候我們在將"新生代"的內存設爲8M，並把堆的最大可控值設定爲32M，再去
執行，鍵入如下指令：
得到的結果如下（節選）：
這個結果說明：
[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]
java -jar -verbose:gc -Xmn8m -Xmx32m
XX:+PrintGCDetails SwingSet2.jar[回車]
[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]
"[DefNew: 6633K->6633K(7424K), 0.0000684 secs]"是指"新生代"的垃圾回收情況，
這裏的意思是從佔用6633K 內存空間變爲6633K 內存空間，用時0. 0000684秒。
"25374K->18820K(32000K), 0.0639274 secs"是指總體GC 的回收情況，整體堆空間佔用從
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
體堆空間佔用從18740K 降低到18820K 的水平，用時0.0009012秒。
通過這些參數的調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，我們可以根據不同程序的不同情況予以調整。
最後有必要提一下GC 的相關參數：
-XX:+PrintGCDetails 顯示GC 的詳細信息
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime 打印應用執行的時間
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印應用被暫停的時間
注：":"後的"+"號表示開啓此選項,如果是"-"號那麼表示關閉此選項。