Java gc_垃圾回收机制小结,以及Android优化建议

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Wing-Li 12月 20,2016

如果本文帮助到你,本人不胜荣幸,如果浪费了你的时间,本人深感抱歉。 希望用最简单的大白话来帮助那些像我一样的人。如果有什么错误,请一定指出,以免误导大家、也误导我。 本文来自:https://lylyl.cn/ 感谢您的关注。

Java的内存是不用我们开发者自己来管理的,这个大家都知道,但是那它到底是怎么运作的呢? 我们都知道GC,也就是垃圾回收机制,但到底什么是GC。 我们一起来看看。

什么是GC

垃圾回收是一种自动的存储管理机制。当一些被占用的内存不再需要时,就应该予以释放,以让出空间,这种存储资源管理,称为垃圾回收(garbage collection)。垃圾回收器可以让程序员减轻许多负担,也减少程序员犯错的机会。 我们来主要看看Java的gc机制。

整个Java堆可以切割成为三个部分:

  1. Young(年轻代):
    1. Eden(伊利园):存放新生对象。
    2. Survivor(幸存者):存放经过垃圾回收没有被清除的对象。
  2. Tenured(老年代):对象多次回收没有被清除,则移到该区块。
  3. Perm:存放加载的类别还有方法对象。

GC会造成什么影响

在开始学习GC之前你应该知道一个词:stop-the-world。不管选择哪种GC算法,stop-the-world都是不可避免的。 也就是说,当垃圾回收开始清理资源时,其余的所有线程都会被停止。所以,我们要做的就是尽可能的让它执行的时间变短。如果清理的时间过长,在我们的应用程序中就能感觉到明显的卡顿。

什么情况下GC会执行

因为它对系统影响很明显,所以它到底在什么时候执行呢?

总的来说,有两个条件会触发主GC:

  1. 当应用程序空闲时,即没有应用线程在运行时,GC会被调用。因为GC在优先级最低的线程中进行,所以当应用忙时,GC线程就不会被调用,但以下条件除外。
  2. Java堆内存不足时,GC会被调用。当应用线程在运行,并在运行过程中创建新对象,若这时内存空间不足,JVM就会强制地调用GC线程,以便回收内存用于新的分配。若GC一次之后仍不能满足内存分配的要求,JVM会再进行两次GC作进一步的尝试,若仍无法满足要求,则 JVM将报“out of memory”的错误,Java应用将停止。

由于是否进行主GC由JVM根据系统环境决定,而系统环境在不断的变化当中,所以主GC的运行具有不确定性,无法预计它何时必然出现,但可以确定的是对一个长期运行的应用来说,其主GC是反复进行的。

垃圾回收的一般步骤

之前已经了解到Java堆被主要分成三个部分,而垃圾回收主要是在Young(年轻代)和Tenured(老年代)工作。 而 年轻代 又包括 Eden(伊利园)和两个Survivor(幸存者)。 下面我们就来看看这些空间是如何进行交互的:

1、首先,所有新生成的对象都是放在年轻代的Eden分区的,初始状态下两个Survivor分区都是空的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。

 

2、当Eden区满的的时候,小垃圾收集就会被触发。

3、当Eden分区进行清理的时候,会把引用对象移动到第一个Survivor分区,无引用的对象删除。

4、在下一个小垃圾收集的时候,在Eden分区中会发生同样的事情:无引用的对象被删除,引用对象被移动到另外一个Survivor分区(S1)。此外,从上次小垃圾收集过程中第一个Survivor分区(S0)移动过来的对象年龄增加,然后被移动到S1。当所有的幸存对象移动到S1以后,S0和Eden区都会被清理。注意到,此时的Survivor分区存储有不同年龄的对象。

5、在下一个小垃圾收集,同样的过程反复进行。然而,此时Survivor分区的角色发生了互换,引用对象被移动到S0,幸存对象年龄增大。Eden和S1被清理。

6、这幅图展示了从年轻代到老年代的提升。当进行一个小垃圾收集之后,如果此时年老对象此时到达了某一个个年龄阈值(例子中使用的是8),JVM会把他们从年轻代提升到老年代。

7、随着小垃圾收集的持续进行,对象将会被持续提升到老年代。

8、这样几乎涵盖了年轻一代的整个过程。最终,在老年代将会进行大垃圾收集,这种收集方式会清理-压缩老年代空间。


也就是说,刚开始会先在新生代内部反复的清理,顽强不死的移到老生代清理,最后都清不出空间,就爆炸了。

与堆配置相关的参数

参数描述
-XmsJVM启动的时候设置初始堆的大小
-Xmx设置最大堆的大小
-Xmn设置年轻代的大小
-XX:PermSize设置持久代的初始的大小
-XX:MaxPermSize设置持久代的最大值

优化建议:

根据GC的工作原理,我们可以通过一些技巧和方式,让GC运行更加有效率

  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。好的做法是: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SoftReference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,所以使用结束应立即置为null,不要等堆在一起。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(注意,是有一定等待时间时),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。System.gc(); Runtime.getRuntime().gc() 这个方法对资源消耗较大尽量不要手动去调用这个方法,不然可能引起程序的明显卡顿
  6. 尽量使用StringBuffer,而不用String来累加字符串
  7. 能用基本类型如int,long,就不用Integer,Long对象。基本类型变量占用的内存资源比相应对象占用的少得多;
  8. 尽量少用静态对象变量,静态变量属于全局变量,不会被GC回收,它们会一直占用内存;
  9. 分散对象创建或删除的时间,集中在短时间内大量创建新对象,特别是大对象,会导致突然需要大量内存,JVM在面临这种情况时,只能进行主GC,以回收内存或整合内存碎片,从而增加主GC的频率。

合理使用 软引用 和 弱引用

清除 将引用对象的 referent 域设置为 null ,并将引用类在堆中引用的对象声明为 可结束的。 StrongReference 强引用:正常的对象,一直不会清理,直到爆炸。 SoftReference 软引用:内存不够的时候,遇到了就清了。 WeakReference 弱引用:只要遇到了就清了,注意:可能清了好几次,都没遇到。 PhantomReference 虚引用:虚顾名思义就是没有的意思,建立虚引用之后通过get方法返回结果始终为null。

PhantomReference 必须与 ReferenceQueue 类一起使用。需要 ReferenceQueue 是因为它能够充当通知机制。当垃圾收集器确定了某个对象是虚可及对象时, PhantomReference 对象就被放在它的 ReferenceQueue 上。将 PhantomReference 对象放在 ReferenceQueue 上也就是一个通知,表明 PhantomReference 对象引用的对象已经结束,可供收集了。这使您能够刚好在对象占用的内存被回收之前采取行动。

给个软引用的例子:

//首先定义一个HashMap,保存软引用对象。
private Map<String, SoftReference<Bitmap>> imageCache = new HashMap<String, SoftReference<Bitmap>>();
 
//再来定义一个方法,保存Bitmap的软引用到HashMap。
public void addBitmapToCache(String path) {
    // 强引用的Bitmap对象
    Bitmap bitmap = BitmapFactory.decodeFile(path);
    // 软引用的Bitmap对象
    SoftReference<Bitmap> softBitmap = new SoftReference<Bitmap>(bitmap);
    // 添加该对象到Map中使其缓存
    imageCache.put(path, softBitmap);
}


//获取的时候,可以通过SoftReference的get()方法得到Bitmap对象。
public Bitmap getBitmapByPath(String path) {
    // 从缓存中取软引用的Bitmap对象
    SoftReference<Bitmap> softBitmap = imageCache.get(path);
    // 判断是否存在软引用
    if (softBitmap == null) {
        return null;
    }
    // 取出Bitmap对象,如果由于内存不足Bitmap被回收,将取得空
    Bitmap bitmap = softBitmap.get();
    return bitmap;
}

参考及学习链接:

http://www.cnblogs.com/shudonghe/p/3457990.html Java 垃圾回收机制技术详解 http://blog.csdn.net/lu1005287365/article/details/52475957 Java 垃圾回收机制 (GC) 详解、意义、建议 http://blog.csdn.net/ithomer/article/details/6252552 Java 内存模型及GC原理 http://www.codeceo.com/article/java-gc-1.html Java GC专家系列1:理解Java垃圾回收 http://www.codeceo.com/article/java-gc-2.html Java GC专家系列2:Java 垃圾回收的监控 http://www.codeceo.com/article/java-gc-learn.html Java GC 专家系列3:GC调优实践

Android性能优化-内存泄漏的8个Case

http://blog.csdn.net/huoyin/article/details/5891998 Java中三个引用类SoftReference 、 WeakReference 和 PhantomReference的区别

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