1.7 Java9的G1垃圾回收器

内存泄漏

传统的C,C++等编程语言，需要程序员负责回收已经分配的内存。显式进行垃圾回收是一件比较困难的事情，因为程序员并不总是知道内存应该何时被释放。如果一些分配出去的内存得不到及时回收，就会引起系统运行速度下降，甚至导致程序瘫痪，这种现象被称为内存泄漏。

显示垃圾回收缺点

总体而言，显式进行垃圾回收主要有如下两个缺点：

• 程序忘记及时回收无用内存，从而导致内存泄漏，降低系统性能。
• 程序错误地回收程序核心类库的内存，从而导致系统崩溃。

Java垃圾回收机制

与C,C++程序不同，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 Collection,GC)。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。

垃圾回收器负责回收堆内存中的对象

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。

在C,C++中，对象所占用的内存不会被自动释放，如果程序没有显式释放对象所占用的内存，对象所占用的内存就不能分配给其他对象，该内存在程序结束运行之前将一直被占用；

什么是垃圾

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。

垃圾回收机制优缺点

优点

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。在没有垃圾冋收机制时，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

缺点

• 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，但是仼何一种垃圾回收算法一般要做两件基本的事情：发现无用的对象；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。

垃圾回收特点

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IO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；而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。

Java7 新增的G1垃圾回收器

2011年7月发布的Java7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)

Java8 使用本地内存 代替 永生代内存

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.OutOfMemoryError:PermGen错误

Java 9后无效的GC相关的JVM设置

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+CMSParDew+Serialold、IncrementalCMS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:UseGC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Gl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。