java+springboot笔记2023004（持续更新）

java的GC机制
与C/C++不同Java语言不需要程序员直接控制内存回收Java程序的内存分配和回收都是由JRE在后台自动进行的。JRE会负责回收那些不再使用的内存这种机制被称为垃圾回收Garbage CollectionGC。通常JRE会提供一个后台线程来进行检测和控制一般都是在CPU空闲或内存不足时自动进行垃圾回收而程序员无法精确控制垃圾回收的时间和顺序等。
Java的堆内存是一个运行时数据区用以保存类的实例对象Java虚拟机的堆内存中存储着正在运行的应用程序所建立的所有对象这些对象不需要程序通过代码来显式地释放。一般来说堆内存的回收由垃圾回收器来负责所有的JVM实现都有一个由垃圾回收器管理的堆内存。垃圾回收是一种动态存储管理技术它自动释放不再被程序引用的对象按照特定的垃圾回收算法来实现内存资源的自动回收功能。而在Java中当没有引用变量指向原先分配给某个对象的内存时该内存便成为垃圾。JVM的一个超级线程会自动释放该内存区。垃圾回收意味着程序不再需要的对象是“垃圾信息”这些信息将被丢弃。
当一个对象不再被引用时内存回收它占领的空间以便空间被后来的新对象使用。事实上除释放没用的对象外垃圾回收也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾回收器释放丢弃对象所占的内存空间内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存区碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端JVM将整理出的内存分配给新的对象。
垃圾回收能自动释放内存空间减轻编程的负担。这使Java虚拟机具有两个显著的优点。
➢ 垃圾回收机制可以很好地提高编程效率。在没有垃圾回收机制时可能要花许多时间来解决一个难懂的存储器问题。在用Java语言编程时依靠垃圾回收机制可大大缩短时间。
➢ 垃圾回收机制保护程序的完整性垃圾回收是Java语言安全性策略的一个重要部分。
垃圾回收的一个潜在缺点是它的开销影响程序性能。Java虚拟机必须跟踪程序中有用的对象才可以确定哪些对象是无用的对象并最终释放这些无用的对象。这个过程需要花费处理器的时间。其次是垃圾回收算法的不完备性早先采用的某些垃圾回收算法就不能保证
100%收集到所有的废弃内存。当然随着垃圾回收算法的不断改进以及软硬件运行效率的不断提升这些问题都可以迎刃而解。
Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法但是任何一种垃圾回收算法一般要做两件基本的事情
1.发现无用的对象
2.回收被无用对象占用的内存空间使该空间可被程序再次使用。
通常垃圾回收具有如下几个特点。
➢ 垃圾回收器的工作目标是回收无用对象的内存空间这些内存空间都是JVM堆内存里的内存空间垃圾回收器只能回收内存资源对其他物理资源如数据库连接、磁盘I/O等资源则无能为力。
➢ 为了更快地让垃圾回收器回收那些不再使用的对象可以将该对象的引用变量设置为null通过这种方式暗示垃圾回收器可以回收该对象。
➢ 垃圾回收发生的不可预知性。由于不同JVM采用了不同的垃圾回收机制和不同的垃圾回收算法因此它有可能是定时发生的有可能是当CPU空闲时发生的也有可能和原始的垃圾回收一样等到内存消耗出现极限时发生这和垃圾回收实现机制的选择及具体的设置都有关系。虽然程序员可以通过调用Runtime对象的gc()或System.gc()等方法来建议系统进行垃圾回收但这种调用仅仅是建议依然不能精确控制垃圾回收机制的执行。
➢ 垃圾回收的精确性主要包括两个方面
一是垃圾回收机制能够精确地标记活着的对象
二是垃圾回收器能够精确地定位对象之间的引用关系。
前者是完全回收所有废弃对象的前提否则就可能造成内存泄漏
后者则是实现归并和复制等算法的必要条件通过这种引用关系可以保证所有对象都能被可靠地回收所有对象都能被重新分配从而有效地减少内存碎片的产生。
➢ 现在的JVM有多种不同的垃圾回收实现每种回收机制因其算法差异可能表现各异有的当垃圾回收开始时就停止应用程序的运行有的当垃圾回收运行时允许应用程序的线程运行还有的在同一时间允许垃圾回收多线程运行。
当编写Java程序时一个基本原则是对于不再需要的对象不要引用它们。如果保持对这些对象的引用垃圾回收机制暂时不会回收该对象则会导致系统可用内存越来越少当系统可用内存越来越少时垃圾回收执行的频率就越来越高从而导致系统的性能下降。

2011年7月发布的Java 7提供了G1垃圾回收器来代替原有的并行标记/清除垃圾回收器简称CMS。并宣布在未来的日子里G1垃圾回收器将会逐渐取代原有的CMS垃圾回收器。2014年3月发布的Java 8删除了HotSpot JVM中的永生代内存PermGen永生代内存主要用于存储一些需要常驻内存、通常不会被回收的信息而是改为使用本地内存来存储类的元数据信息并将之称为元空间 Metaspace 这意味着以后不会再遇到java.lang.OutOfMemoryErrorPermGen错误曾经令许多Java程序员头痛的错误。
2017年9月发布的Java 9彻底删除了传统的CMS垃圾回收器因此运行JVM的DefNew+CMS、ParNew+SerialOld、Incremental CMS等组合全部失效。java命令该命令负责启用JVM运行Java程序以前支持的以下GC相关选项全部被删除。
➢ -Xincgc
➢ -XX:+CMSIncrementalMode
➢ -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
➢ -XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction
➢ -XX:+UseCMSCollectionPassing
此外-XX+UseParNewGC选项也被标记为过时将来也会被删除。
Java 9默认采用低暂停low-pause的G1垃圾回收器并为G1垃圾回收器自动确定了几个重要的参数设置从而保证G1垃圾回收器的可用性、确定性和性能。如果部署项目时为java命令指定了-XX+UseConcMarkSweepGC选项希望启用CMS垃圾回收器系统会显示警告信息。
Java 11则再次引入了新的、实验性的Z垃圾回收器简称ZGC这个垃圾回收器具有以下几个优点。
➢ 垃圾回收时暂停时间不会超过10ms。
➢ 暂停时间不会随着堆或实时集合的大小而增加。
➢ 可处理几百MB到几TB的堆内存。
由于ZGC的核心是并发垃圾回收器这意味它可在Java线程继续执行时完成所有的繁重工作如标记、压缩、引用处理、表清理等从而大大降低了该垃圾回收器对程序响应速度的影响。由于ZGC在Java 11中还处于实验性阶段在未来可能取代G1垃圾回收器因此Java默认并未启用ZGC垃圾回收器。如果希望运行Java程序时启用ZGC垃圾回收器则可在运行java命令时使用如下选项。
➢ -XX:+UnlockExperimentalVMOptions
➢ -XX:+UseZGC
目前ZGC垃圾回收器只能在64位的Linux平台上使用。此外Java 11还引入了实验性的Epsilon垃圾回收器。严格来 说Epsilon并不算真正的垃圾回收器它只负责内存分配并不负责内存回收。因此这个垃圾回收器主要在性能测试中比较有用用于与其他垃圾回收器的开销/收益比进行对比。
提示对于初学者来说可先跳过这些关于垃圾回收器的选项。等到实际Java项目要上线时再根据不同需求来选择不同的垃圾回收器。