了解 Java 中的內(nèi)存管理。

用 C 或 C++ 這樣的編程語言寫一個(gè)應(yīng)用時(shí)，需要編寫代碼來銷毀內(nèi)存中不再需要的對(duì)象。當(dāng)應(yīng)用程序擴(kuò)展得越來越復(fù)雜時(shí)，未使用對(duì)象被忽略釋放的可能性就越大。這會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄露，最終內(nèi)存耗盡，在某個(gè)時(shí)刻將沒有更多的內(nèi)存可以分配。結(jié)果就是應(yīng)用程序運(yùn)行失敗并出現(xiàn) OutOfMemoryError 錯(cuò)誤。但在 Java 中，垃圾收集器Garbage Collection（GC）會(huì)在程序執(zhí)行過程中自動(dòng)運(yùn)行，減輕了手動(dòng)分配內(nèi)存和可能的內(nèi)存泄漏的任務(wù)。

垃圾收集器并不只有一種，Java 虛擬機(jī)（JVM）有七種不同的垃圾收集器，了解每種垃圾收集器的目的和優(yōu)點(diǎn)是很有用的。

1、Serial 收集器

Serial threaded garbage collection

垃圾收集器的原始實(shí)現(xiàn)，使用單線程。當(dāng)垃圾收集器運(yùn)行時(shí)，會(huì)停止應(yīng)用程序（通常稱為“stop the world”事件）。適用于能夠承受短暫停頓的應(yīng)用程序。該垃圾收集器占用內(nèi)存空間比較小，因此這是嵌入式應(yīng)用程序的首選垃圾收集器類型。在運(yùn)行時(shí)使用以下命令啟用該垃圾收集器：

    $ java -XX:+UseSerialGC

2、Parallel 收集器

Parallel garbage collection

像 Serial 收集器一樣，Parallel 收集器也使用“stop the world”方法。這意味著，當(dāng)垃圾收集器運(yùn)行時(shí)，應(yīng)用程序線程會(huì)停止。但是不同的是，Parallel 收集器運(yùn)行時(shí)有多個(gè)線程執(zhí)行垃圾收集操作。這種類型的垃圾收集器適用于在多線程和多處理器環(huán)境中運(yùn)行中到大型數(shù)據(jù)集的應(yīng)用程序。

這是 JVM 中的默認(rèn)垃圾收集器，也被稱為吞吐量收集器。使用該垃圾收集器時(shí)可以通過使用各種合適的 JVM 參數(shù)進(jìn)行調(diào)優(yōu)，例如吞吐量、暫停時(shí)間、線程數(shù)和內(nèi)存占用。如下：

• 線程數(shù)：-XX:ParallelGCThreads=<N>
• 暫停時(shí)間：-XX:MaxGCPauseMillis=<N>
• 吞吐量（垃圾收集花費(fèi)的時(shí)間與實(shí)際應(yīng)用程序執(zhí)行的時(shí)間相比）：-XX:GCTimeRatio=<N>
• 最大堆內(nèi)存：-Xmx<N>

Parallel 收集器可以使用該命令顯式啟用：java -XX:+UseParallelGC 。使用這個(gè)命令，指定在新生代中通過多個(gè)線程進(jìn)行垃圾回收，而老年代中的垃圾收集和內(nèi)存壓縮仍使用單個(gè)線程完成的。

還有一個(gè)版本的的 Parallel 收集器叫做 “Parallel Old GC”，它對(duì)新生代和老年代都使用多線程，啟用命令如下：

    $ java -XX:+UseParallelOldGC

3、Concurrent Mark Sweep（CMS）收集器

Concurrent garbage collection

Concurrent Mark Sweep（CMS）垃圾收集器與應(yīng)用程序并行運(yùn)行。對(duì)于新生代和老年代都使用了多線程。在 CMS 垃圾收集器刪除無用對(duì)象后，不會(huì)對(duì)存活對(duì)象進(jìn)行內(nèi)存壓縮。該垃圾收集器和應(yīng)用程序并行運(yùn)行，會(huì)降低應(yīng)用程序的響應(yīng)時(shí)間，適用于停頓時(shí)間較短的應(yīng)用程序。這個(gè)收集器在 Java8 已過時(shí)，并在 Java14 中被移除。如果你仍在使用有這個(gè)垃圾收集器的 Java 版本，可以使用如下命令啟用：

    $ java -XX:+UseConcMarkSweepGC

在 CMS 垃圾收集器使用過程中，應(yīng)用程序?qū)和纱?。首次暫停發(fā)生在標(biāo)記可直接訪問的存活對(duì)象時(shí)，這個(gè)暫停被稱為初始標(biāo)記。第二次暫停發(fā)生在 CMS 收集器結(jié)束時(shí)期，來修正在并發(fā)標(biāo)記過程中，應(yīng)用程序線程在 CMS 垃圾回收完成后更新對(duì)象時(shí)被遺漏的對(duì)象。這就是所謂的重新標(biāo)記。

4、G1 收集器

Garbage first

G1 垃圾收集器旨在替代 GMS。G1 垃圾收集器具備并行、并發(fā)以及增量壓縮，且暫停時(shí)間較短。與 CMS 收集器使用的內(nèi)存布局不同，G1 收集器將堆內(nèi)存劃分為大小相同的區(qū)域，通過多個(gè)線程觸發(fā)全局標(biāo)記階段。標(biāo)記階段完成后，G1 知道哪個(gè)區(qū)域可能大部分是空的，并首選該區(qū)域作為清除/刪除階段。

在 G1 收集器中，一個(gè)對(duì)象如果大小超過半個(gè)區(qū)域容量會(huì)被認(rèn)為是一個(gè)“大對(duì)象” 。這些對(duì)象被放置在老年代中，在一個(gè)被稱為“humongous region”的區(qū)域中。 啟用 G1 收集器的命令如下：

    $ java -XX:+UseG1GC

5、Epsilon 收集器

該垃圾收集器是在 Java11 中引入的，是一個(gè) no-op（無操作）收集器。它不做任何實(shí)際的內(nèi)存回收，只負(fù)責(zé)管理內(nèi)存分配。Epsilon 只在當(dāng)你知道應(yīng)用程序的確切內(nèi)存占用情況并且不需要垃圾回收時(shí)使用。啟用命令如下：

    $ java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseEpsilonGC

6、Shenandoah 收集器

Shenandoah 是在 JDK12 中引入的，是一種 CPU 密集型垃圾收集器。它會(huì)進(jìn)行內(nèi)存壓縮，立即刪除無用對(duì)象并釋放操作系統(tǒng)的空間。所有的這一切與應(yīng)用程序線程并行發(fā)生。啟用命令如下：

    $ java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseShenandoahGC

7、ZGC 收集器

ZGC 為低延遲需要和大量堆空間使用而設(shè)計(jì)，允許當(dāng)垃圾回收器運(yùn)行時(shí) Java 應(yīng)用程序繼續(xù)運(yùn)行。ZGC 收集器在 JDK11 引入，在 JDK12 改進(jìn)。在 JDK15，ZGC 和 Shenandoah 都被移出了實(shí)驗(yàn)階段。啟用 ZGC 收集器使用如下命令：

    $ java -XX:+UnlockExperimentalVMOptions -XX:+UseZGC

靈活的垃圾收集器

Java 為我們提供了靈活的內(nèi)存管理方式，熟悉不同的可用方法有助于為正在開發(fā)或運(yùn)行的應(yīng)用程序選擇最合適的內(nèi)存管理方式。