Java gc(垃圾回收机制)小结，以及Android优化建议

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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：

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。
Tenured(老年代)：对象多次回收没有被清除，则移到该区块。
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:

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。
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
-Xms	JVM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

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；
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；
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；
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；
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；
尽量使用StringBuffer,而不用String来累加字符串
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；
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；
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：

www.cnblogs.com/shudonghe/p… Java 垃圾回收机制技术详解 blog.csdn.net/lu100528736… Java 垃圾回收机制 (GC) 详解、意义、建议 blog.csdn.net/ithomer/art… Java 内存模型及GC原理 www.codeceo.com/article/jav… Java GC专家系列1：理解Java垃圾回收 www.codeceo.com/article/jav… Java GC专家系列2：Java 垃圾回收的监控 www.codeceo.com/article/jav… 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

blog.csdn.net/huoyin/arti… Java中三个引用类SoftReference 、 WeakReference 和 PhantomReference的区别