Java虛擬機器中的垃圾回收機制原則與最佳實踐

Java 虛擬機器中的垃圾回收機制透過引用計數器、根物件和可達性分析來釋放不再被引用的記憶體。 JVM 提供多種 GC 演算法，包括串行、平行和並發 GC。最佳實踐包括最佳化物件建立、引用管理、避免記憶體洩漏、監控 GC 活動和調整 GC 參數。實戰案例展示了垃圾回收過程如何釋放不必要的對象，從而增加可用記憶體。

Java 虛擬機器中的垃圾回收機制原理與最佳實踐

垃圾收集基礎

#垃圾收集（GC）是Java 虛擬機器(JVM) 的關鍵特性，它可以自動釋放不再被引用的物件所佔用的記憶體。 GC 機制包括以下幾個基本元件：

• 引用計數器：追蹤每個物件的參考計數。引用計數為 0 時，表示物件不再被引用，可以被收集。
• 根物件：不能被標記為可收集的對象，通常包括目前堆疊頂部的變數和類別層級的靜態變數。
• 可達性分析：從根物件出發，沿著引用鏈條標記可存取的物件為「活性物件」。其他不可存取的物件則被標記為「不可達物件」。

垃圾回收演算法

JVM 支援多種GC 演算法，每種演算法都有其自身的優點和缺點：

串行GC： 單執行緒回收，簡單高效，適合小型應用程式。

並行 GC：多執行緒並行回收，提高吞吐量，降低迴收暫停時間，但開銷更大。

並發 GC：在後台執行緒中進行 GC，最小化應用程式的暫停時間，適用於大數據量和高吞吐量應用程式。

最佳實踐

優化物件創建：盡量減少不必要的物件創建，使用物件池或共享物件。

優化引用：避免使用循環引用或軟引用等特殊引用類型。

避免記憶體洩漏：仔細管理物件的生命週期，避免持有對不再需要的物件的參考。

監控 GC 活動：使用命令列工具或 JVM 監控程式監控 GC 活動，識別潛在問題。

調整 GC 參數：根據應用程式需求調整 GC 參數（如新生代和老年代的大小），以最佳化效能。

實戰案例

假設我們有一個簡單的 Java 應用程序，其中創建了一系列不再需要的物件。我們可以使用다음程式碼模擬垃圾回收過程：

public class GCExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一堆不必要的对象
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            new Object();
        }

        // System.gc() 明确要求立即进行 GC
        System.gc();

        // 检查可用内存
        long freeMemory = Runtime.getRuntime().freeMemory();
        System.out.println("可用内存：" + freeMemory);
    }
}

運行該應用程序，可以看到在呼叫System.gc() 之後，可用記憶體增加，表明不再需要的對象已經被收集。

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