1. System.gc()的理解
- 1.1 System.gc()的理解及手动GC操作
- 1.2 手动GC理解不可达对象的回收行为
2. 内存溢出与内存泄漏
3. stop The World
4. 垃圾回收的并行与并发
5. 安全点与安全区域
- 5.1 安全点
- 5.2 安全区域
6. 再谈引用

1. System.gc()的理解

1.1 System.gc()的理解及手动GC操作

在默认情况下，通过System.gc()者Runtime.getRuntime().gc() 的调用，会显式触发Full GC，同时对老年代和新生代进行回收，尝试释放被丢弃对象占用的内存。
然而System.gc()调用附带一个免责声明，无法保证对垃圾收集器的调用(不能确保立即生效)
JVM实现者可以通过System.gc() 调用来决定JVM的GC行为。而一般情况下，垃圾回收应该是自动进行的，无须手动触发，否则就太过于麻烦了**。**在一些特殊情况下，如我们正在编写一个性能基准(要测试下面代码性能了，从此刻调用一下gc，等待垃圾回收，避免影响后面代码的内存测试)，我们可以在运行之间调用System.gc()。

例子：手动执行GC操作

public class SystemGCTest {
    public static void main(String[] args) {
        new SystemGCTest();
        System.gc();//提醒jvm的垃圾回收器执行gc,但是不确定是否马上执行gc
        //与Runtime.getRuntime().gc();的作用一样。源码上就是调用的这个方法
//        System.runFinalization();//强制调用使用引用的对象的finalize()方法
    }
    //如果发生了GC，这个finalize()一定会被调用
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        System.out.println("SystemGCTest 重写了finalize()");
    }
}

执行上述代码，我们发现控制台空空如也。也就是当我们调用gc()方法后，垃圾回收器没有立即执行，虚拟机都退出了。

当然我们多执行几次代码，会发现也会出现这样的结果，即，垃圾收集器执行了。

SystemGCTest 重写了finalize()
Process finished with exit code 0

如果我们将上面代码中注释的System.runFinalization()则每次都会出现上面重写finalize()方法的调用。这行代码会确保，当我们调用System.gc()或者Runtime.getRuntime().gc()时，必会立刻调用gc()方法。

1.2 手动GC理解不可达对象的回收行为

代码

//加上参数：  -XX:+PrintGCDetails
public class LocalVarGC {
    public void localvarGC1() {
        byte[] buffer = new byte[10 * 1024 * 1024];//10MB  方法中声明了遍历，即局部变量，看垃圾回收时是否会被回收
        System.gc();  // 显式调用gc
    }
    public void localvarGC2() {
        byte[] buffer = new byte[10 * 1024 * 1024];
        buffer = null;
        System.gc();
    }
    public void localvarGC3() {
        {
            byte[] buffer = new byte[10 * 1024 * 1024];
        }
        System.gc();
    }
    public void localvarGC4() {
        {
            byte[] buffer = new byte[10 * 1024 * 1024];
        }
        int value = 10; // 这里多定义一个变量，这个多定义一个遍历又什么影响吗？
        System.gc();
    }
    public void localvarGC5() { // 该方法先调用GC1，再进行一次gc
        localvarGC1();
        System.gc();
    }
    public static void main(String[] args) {
        LocalVarGC local = new LocalVarGC();
        //通过在main方法调用这几个方法进行测试，一个方法一个方法调用
        local.localvarGC1();
    }
}

执行localvarGC1

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14155K->10728K(75776K)] 14155K->10964K(249344K), 0.0056832 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 10728K->0K(75776K)] [ParOldGen: 236K->10838K(173568K)] 10964K->10838K(249344K), [Metaspace: 3164K->3164K(1056768K)], 0.0068743 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 75776K, used 1951K [0x000000076b800000, 0x0000000770c80000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65024K, 3% used [0x000000076b800000,0x000000076b9e7c68,0x000000076f780000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076f780000,0x000000076f780000,0x0000000770200000)
  to   space 10752K, 0% used [0x0000000770200000,0x0000000770200000,0x0000000770c80000)
 ParOldGen       total 173568K, used 10838K [0x00000006c2800000, 0x00000006cd180000, 0x000000076b800000)
  object space 173568K, 6% used [0x00000006c2800000,0x00000006c3295908,0x00000006cd180000)
 Metaspace       used 3185K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

可以看出第二行是Full GC，其是由System.gc()引起的。在Full GC之前先执行；先执行了YoungGC。此时可以看到新生代的内存从14155K变到了10728K，而这个数字是10.47M.其实此时我们设置的buffer并没有回收。后面执行Full GC后，新生代变成0，老年代则升高。buffer存到了老年代。
执行localvarGC2

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14155K->808K(75776K)] 14155K->816K(249344K), 0.0009223 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 808K->0K(75776K)] [ParOldGen: 8K->605K(173568K)] 816K->605K(249344K), [Metaspace: 3125K->3125K(1056768K)], 0.0043722 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 75776K, used 1951K [0x000000076b800000, 0x0000000770c80000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65024K, 3% used [0x000000076b800000,0x000000076b9e7c70,0x000000076f780000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076f780000,0x000000076f780000,0x0000000770200000)
  to   space 10752K, 0% used [0x0000000770200000,0x0000000770200000,0x0000000770c80000)
 ParOldGen       total 173568K, used 605K [0x00000006c2800000, 0x00000006cd180000, 0x000000076b800000)
  object space 173568K, 0% used [0x00000006c2800000,0x00000006c2897648,0x00000006cd180000)
 Metaspace       used 3170K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

执行YGC后，空间已不足10M大小。此时可以感受到buffer回收了。
执行localvarGC3

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14155K->10728K(75776K)] 14155K->10916K(249344K), 0.0052985 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 10728K->0K(75776K)] [ParOldGen: 188K->10838K(173568K)] 10916K->10838K(249344K), [Metaspace: 3164K->3164K(1056768K)], 0.0053221 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 75776K, used 1951K [0x000000076b800000, 0x0000000770c80000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65024K, 3% used [0x000000076b800000,0x000000076b9e7c68,0x000000076f780000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076f780000,0x000000076f780000,0x0000000770200000)
  to   space 10752K, 0% used [0x0000000770200000,0x0000000770200000,0x0000000770c80000)
 ParOldGen       total 173568K, used 10838K [0x00000006c2800000, 0x00000006cd180000, 0x000000076b800000)
  object space 173568K, 6% used [0x00000006c2800000,0x00000006c3295908,0x00000006cd180000)
 Metaspace       used 3185K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

可以看到这个结果和第一个几乎一模一样。说明也没有回收buffer。
为什么没被回收，这里就要好好解释一下。其实和第一个是一模一样的。
如图，可知该方法的局部变量表最大槽深确实是2。我们看一下局部变量表，发现里面只有一个this。这是为什么呢？首先this放在0位置不难理解，然后遇到了buffer，自然放在1位置，然后由于作用范围出来了，虽然此时buffer在局部变量表中，并且指向堆空间。但是呢？其实这个地方是荒废的，我们仍可以看见这个数据，但是假设有新的数据来了，那么就会填充在局部变量表的1位置，此时该buffer就泯灭了。当然这里由于没有新的数据出现，因此这个buffer虽然报废，但还是存在着。因此没有收集

执行localvarGC4

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14155K->824K(75776K)] 14155K->832K(249344K), 0.0011173 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 824K->0K(75776K)] [ParOldGen: 8K->616K(173568K)] 832K->616K(249344K), [Metaspace: 3125K->3125K(1056768K)], 0.0048569 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 75776K, used 1951K [0x000000076b800000, 0x0000000770c80000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65024K, 3% used [0x000000076b800000,0x000000076b9e7cb0,0x000000076f780000)
  from space 10752K, 0% used [0x000000076f780000,0x000000076f780000,0x0000000770200000)
  to   space 10752K, 0% used [0x0000000770200000,0x0000000770200000,0x0000000770c80000)
 ParOldGen       total 173568K, used 616K [0x00000006c2800000, 0x00000006cd180000, 0x000000076b800000)
  object space 173568K, 0% used [0x00000006c2800000,0x00000006c289a2d0,0x00000006cd180000)
 Metaspace       used 3132K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 341K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

此时收集了buffer，相信已经不难理解了。
执行localvarGC5

[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 14155K->10728K(75776K)] 14155K->10920K(249344K), 0.0050940 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.01 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 10728K->0K(75776K)] [ParOldGen: 192K->10838K(173568K)] 10920K->10838K(249344K), [Metaspace: 3164K->3164K(1056768K)], 0.0053490 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 1300K->32K(75776K)] 12139K->10870K(249344K), 0.0005340 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 32K->0K(75776K)] [ParOldGen: 10838K->607K(173568K)] 10870K->607K(249344K), [Metaspace: 3164K->3164K(1056768K)], 0.0052162 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
Heap
 PSYoungGen      total 75776K, used 2601K [0x000000076b800000, 0x0000000770c80000, 0x00000007c0000000)
  eden space 65024K, 4% used [0x000000076b800000,0x000000076ba8a5b0,0x000000076f780000)
  from space 10752K, 0% used [0x0000000770200000,0x0000000770200000,0x0000000770c80000)
  to   space 10752K, 0% used [0x000000076f780000,0x000000076f780000,0x0000000770200000)
 ParOldGen       total 173568K, used 607K [0x00000006c2800000, 0x00000006cd180000, 0x000000076b800000)
  object space 173568K, 0% used [0x00000006c2800000,0x00000006c2897e10,0x00000006cd180000)
 Metaspace       used 3186K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 342K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

这个第一次没有回收，第二次回收了，就非常好理解了。无非就是两个栈帧，第一次没有回收，第二次上面栈帧弹出，则回收了。

2. 内存溢出与内存泄漏

2.1 内存溢出（OOM）

其实栈空间也有内存溢出，叫Stack Over Flow。当然我们更多的是关注堆空间，因为栈空间轻易不会出现。

内存溢出相对于内存泄漏来说，尽管更容易被理解，但是同样的，内存溢出也是引发程序崩溃的罪魁祸首之一。
由于GC一直在发展，所有一般情况下，除非应用程序占用的内存增长速度非常快，造成垃圾回收已经跟不上内存消耗的速度，否则不太容易出现OOM的情况。
大多数情况下，GC会进行各种年龄段的垃圾回收，实在不行了就放大招，来一次独占式的Full GC操作，这时候会回收大量的内存，供应用程序继续使用。
Javadoc中对OutofMemoryError的解释是，没有空闲内存，并且垃圾收集器也无法提供更多内存。即空间不够，且GC后还不够。

2.2 内存溢出原因分析

首先说没有空闲内存的情况：说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：

Java虚拟机的堆内存设置不够。
- 比如：可能存在内存泄漏问题（回收不了，时间长溢出了）；也很有可能就是堆的大小不合理，比如我们要处理比较可观的数据量，但是没有显式指定JVM堆大小或者指定数值偏小。我们可以通过参数-Xms 、-Xmx来调整。
代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）
- 对于老版本的Oracle JDK，因为永久代的大小是有限的，并且JVM对永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸载不再需要的类型）非常不积极，所以当我们不断添加新类型的时候，永久代出现OutOfMemoryError也非常多见。尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合；类似intern字符串缓存占用太多空间，也会导致OOM问题。对应的异常信息，会标记出来和永久代相关：“java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space”。
- 随着元数据区的引入，方法区内存已经不再那么窘迫，所以相应的OOM有所改观，出现OOM，异常信息则变成了：“java.lang.OutofMemoryError:Metaspace”。直接内存不足，也会导致OOM。

当然，我们知道在报OOM之前，会先进行垃圾回收，不然要GC干嘛。

这里面隐含着一层意思是，在抛出OutofMemoryError之前，通常垃圾收集器会被触发，尽其所能去清理出空间。
- 例如：在引用机制分析中，涉及到JVM会去尝试回收软引用指向的对象等。
- 在java.nio.Bits.reserveMemory()方法中，我们能清楚的看到，System.gc()会被调用，以清理空间。
当然，也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的
- 比如，我们去分配一个超大对象，类似一个超大数组超过堆的最大值，JVM可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题，所以直接抛出OutofMemoryError。

2.2 内存泄漏(Memory Leak)

也称作“存储渗漏”。严格来说，只有对象不会再被程序用到了，但是GC又不能回收他们的情况，才叫内存泄漏。注意，我们举内存泄漏的例子，不要举循环引用，因为Java没有使用引用计数法。
但实际情况很多时候一些不太好的实践（或疏忽）会导致对象的生命周期变得很长甚至导致OOM，也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。
尽管内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃，但是一旦发生内存泄漏，程序中的可用内存就会被逐步蚕食，直至耗尽所有内存，最终出现OutofMemory异常，导致程序崩溃。
注意，这里的存储空间并不是指物理内存，而是指虚拟内存大小，这个虚拟内存大小取决于磁盘交换区设定的大小。
图解内存泄漏

我们还要知道一点：内存泄漏会可能会慢慢的蚕食内存，造成内存溢出。但是呢？不一定会真的导致内存溢出。
举例：

单例模式
- 单例的生命周期和应用程序是一样长的，所以在单例程序中，如果持有对外部对象的引用的话，那么这个外部对象是不能被回收的，则会导致内存泄漏的产生。其实不仅是单例，对于静态变量引用外部对象都有可能。
一些提供close()的资源未关闭导致内存泄漏
- 数据库连接 dataSourse.getConnection()，网络连接socket和io连接必须手动close，否则是不能被回收的。
  3. stop The World

Stop-the-World，简称STW，指的是GC事件发生过程中，会产生应用程序的停顿。停顿产生时整个应用程序线程都会被暂停，没有任何响应，有点像卡死的感觉，这个停顿称为STW。
- 可达性分析算法中枚举根节点（GC Roots）会导致所有Java执行线程停顿，为什么需要停顿所有 Java 执行线程呢？
  - 分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行
  - 一致性指整个分析期间整个执行系统看起来像被冻结在某个时间点上
  - 如果出现分析过程中对象引用关系还在不断变化，则分析结果的准确性无法保证
被STW中断的应用程序线程会在完成GC之后恢复，频繁中断会让用户感觉像是网速不快造成电影卡带一样，所以我们需要减少STW的发生。
STW事件和采用哪款GC无关，所有的GC都有这个事件。
哪怕是G1也不能完全避免Stop-the-world情况发生，只能说垃圾回收器越来越优秀，回收效率越来越高，尽可能地缩短了暂停时间。
STW是JVM在后台自动发起和自动完成的。在用户不可见的情况下，把用户正常的工作线程全部停掉。
开发中不要用System.gc() ，这会导致Stop-the-World的发生。

代码感受Stop The World的存在

public class StopTheWorldDemo {
    public static class WorkThread extends Thread {
        List<byte[]> list = new ArrayList<byte[]>();
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    for(int i = 0;i < 1000;i++){
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        list.add(buffer);
                    }
                    if(list.size() > 10000){
                        list.clear();
                        System.gc();//会触发full gc，进而会出现STW事件
                    }
                }
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static class PrintThread extends Thread {
        public final long startTime = System.currentTimeMillis();
        public void run() {
            try {
                while (true) {
                    // 每秒打印时间信息
                    long t = System.currentTimeMillis() - startTime;
                    System.out.println(t / 1000 + "." + t % 1000);
                    Thread.sleep(1000);
                }
            } catch (Exception ex) {
                ex.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        WorkThread w = new WorkThread();
        PrintThread p = new PrintThread();
        w.start();
        p.start();
    }
}

这个代码中有两个线程。第二个线程是几乎每隔1s打印一条数据(休眠1s)。现在外面只让线程2运行，将线程1的start注释掉。运行结果是：

D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\bin\java.exe -javaagent:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\lib\idea_rt.jar=64569:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\bin -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\charsets.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\deploy.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\javaws.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jce.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfr.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfxswt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jsse.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\management-agent.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\plugin.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\resources.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\rt.jar;D:\IDEAworkspace\shangguigu\JVMDemo\chapter16\target\classes com.atguigu.java.StopTheWorldDemo
0.0
1.0
2.0
3.0
4.1
5.2
6.3
7.3
8.4
9.4
10.5
Process finished with exit code -1

然后看第一个线程是：向list中添加对象，当list的长度到1万时，则手动GC。此时会调用Full GC。那么就会STW，上面的间隔看着就不是约1s了。

D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\bin\java.exe -javaagent:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\lib\idea_rt.jar=64761:C:\Users\YCKJ3911\AppData\Local\JetBrains\Toolbox\apps\IDEA-U\ch-0\202.8194.7\bin -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\charsets.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\deploy.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\javaws.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jce.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfr.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jfxswt.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\jsse.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\management-agent.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\plugin.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\resources.jar;D:\developer_tools\Java\jdk-8u221\jre\lib\rt.jar;D:\IDEAworkspace\shangguigu\JVMDemo\chapter16\target\classes com.atguigu.java.StopTheWorldDemo
0.1
1.6
2.7
3.9
4.14
5.18
6.21
7.22
Process finished with exit code -1

现在java采用的垃圾回收器是G1。后面我们会学到。

4. 垃圾回收的并行与并发

4.1 并发(Concurrent)

在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理器上运行。其实就是一个CPU在快速的切换三个任务。比如以前的老电脑，只有一个核，你一边游戏，一边音乐。
并发不是真正意义上的“同时进行”，只是CPU把一个时间段划分成几个时间片段（时间区间），然后在这几个时间区间之间来回切换。由于CPU处理的速度非常快，只要时间间隔处理得当，即可让用户感觉是多个应用程序同时在进行

4.2 并行

当系统有一个以上CPU时，当一个CPU执行一个进程时，另一个CPU可以执行另一个进程，两个进程互不抢占CPU资源，可以同时进行，我们称之为并行（Parallel）
其实决定并行的因素不是CPU的数量，而是CPU的核心数量，比如一个CPU多个核也可以并行
适合科学计算，后台处理等弱交互场景

4.3 并发 VS 并行

二者对比：

并发，指的是多个事情，在同一时间段内同时发生了。
并行，指的是多个事情，在同一时间点上（或者说同一时刻）同时发生了。
并发的多个任务之间是互相抢占资源的。并行的多个任务之间是不互相抢占资源的。
只有在多CPU或者一个CPU多核的情况中，才会发生并行。否则，看似同时发生的事情，其实都是并发执行的。

我的理解是：并发是某时间点只有一个任务执行(因为只有一个CPU)；并行是某个时间点有多个任务在执行(因为有多个CPU)。

4.4 垃圾回收的并发与并行

并发和并行，在谈论垃圾收集器的上下文语境中，它们可以解释如下：

并行（Parallel）：指多条垃圾收集线程并行工作，但此时用户线程仍处于等待状态。
- 如ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old
串行（Serial）
- 相较于并行的概念，单线程执行。
- 如果内存不够，则程序暂停，启动JVM垃圾回收器进行垃圾回收（单线程）

当收集垃圾的时候，用户线程是停止的。如果有多条垃圾回收线程，则是并行，效率更高；如果只是一条垃圾回收线程，则是串行，效率低。

并发和并行，在谈论垃圾收集器的上下文语境中，它们可以解释如下：

并发（Concurrent）：指用户线程与垃圾收集线程同时执行（但不可能是完全的并行，还是可能会交替执行，还是会有STW），垃圾回收线程在执行时不会停顿用户程序的运行(其实还是可能会停的)。
- 比如用户程序在继续运行，而垃圾收集程序线程运行于另一个CPU上；
典型垃圾回收器：CMS、G1

5. 安全点与安全区域

5.1 安全点

程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在特定的位置才能停顿下来开始GC，这些位置称为“安全点（Safepoint）”。
Safe Point的选择很重要，如果太少可能导致GC等待的时间太长，如果太频繁可能导致运行时的性能问题。大部分指令的执行时间都非常短暂，通常会根据“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准(时间段停什么，赶快让人家执行)。比如：选择一些执行时间较长的指令作为Safe Point，如方法调用(要压入栈帧什么的，时间自然长)、循环跳转和异常跳转等。
如何在GC发生时，检查所有线程都跑到最近的安全点停顿下来呢？

抢先式中断：（目前没有虚拟机采用了）首先中断所有线程。如果还有线程不在安全点，就恢复线程，让线程跑到安全点。
主动式中断：设置一个中断标志，各个线程运行到Safe Point的时候主动轮询这个标志，如果中断标志为真，则将自己进行中断挂起。

5.2 安全区域

Safepoint 机制保证了程序执行时，在不太长的时间内就会遇到可进入GC的Safepoint。但是，程序“不执行”的时候呢？例如线程处于Sleep状态或Blocked 状态，这时候线程无法响应JVM的中断请求，“走”到安全点去中断挂起，JVM也不太可能等待线程被唤醒。对于这种情况，就需要安全区域（Safe Region）来解决。
安全区域是指在一段代码片段中，对象的引用关系不会发生变化，在这个区域中的任何位置开始GC都是安全的。我们也可以把Safe Region看做是被扩展了的Safepoint。
实际执行时：

当线程运行到Safe Region的代码时，首先标识已经进入了Safe Region，如果这段时间内发生GC，JVM会忽略标识为Safe Region状态的线程(即用户线程停止)
当线程即将离开Safe Region时，会检查JVM是否已经完GC，如果完成了，则继续运行，否则线程必须等待直到收到可以安全离开Safe Region的信号为止；
6. 再谈引用
我们希望能描述这样一类对象：当内存空间还足够时，则能保留在内存中；如果内存空间在进行垃圾收集后还是很紧张，则可以抛弃这些对象。这个是我们以前没有遇到过的需求。用以前的强引用就无法解决。

【既偏门又非常高频的面试题】：强引用、软引用、弱引用、虚引用有什么区别？具体使用场景是什么？

在JDK1.2版之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为：

强引用（Strong Reference）
软引用（Soft Reference）
弱引用（Weak Reference）
虚引用（Phantom Reference）

这4种引用强度依次逐渐减弱。
除强引用外，其他3种引用均可以在java.lang.ref包中找到它们的身影。如下图，显示了这3种引用类型对应的类，开发人员可以在应用程序中直接使用它们。

Reference子类中只有终结器引用是包内可见的，其他3种引用类型均为public，可以在应用程序中直接使用。
下面着四个前提都是引用关系还在的情况下，如果关系不在了，那还说个啥。都是GC Roots可达的，可触及的。

强引用（StrongReference）：最传统的“引用”的定义，是指在程序代码之中普遍存在的引用赋值，即类似“object obj=new Object()”这种引用关系。无论任何情况下，只要强引用关系还存在，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。宁可报OOM，也不会GC强引用。应用场景：我们99%都是这个。
软引用（SoftReference）：在系统将要发生内存溢出之前，将会把这些对象列入回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收后还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。不够时才回收。应用场景：缓存。
弱引用（WeakReference）：被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集之前。当垃圾收集器工作时，无论内存空间是否足够，都会回收掉被弱引用关联的对象。不管够不够，只要GC，就回收。
虚引用（PhantomReference）：一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来获得一个对象的实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。应用场景：当需要接到通知时。
6.1 强引用(Strong Reference)——不回收
在Java程序中，最常见的引用类型是强引用（普通系统99%以上都是强引用），也就是我们最常见的普通对象引用，也是默认的引用类型。

当在Java语言中使用new操作符创建一个新的对象，并将其赋值给一个变量的时候，这个变量就成为指向该对象的一个强引用。

只要强引用的对象是**可触及的，垃圾收集器就永远不会回收掉被引用的对象。**只要强引用的对象是可达的，jvm宁可报OOM，也不会回收强引用。

对于一个普通的对象，如果没有其他的引用关系，只要超过了引用的作用域或者显式地将相应（强）引用赋值为null，就是可以当做垃圾被收集了，当然具体回收时机还是要看垃圾收集策略。

相对的，软引用、弱引用和虚引用的对象是软可触及、弱可触及和虚可触及的，在一定条件下，都是可以被回收的。所以，强引用是造成Java内存泄漏的主要原因之一。
举例：这个例子其实也没啥举的，平时见的都是

public class StrongReferenceTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer str = new StringBuffer ("Hello,尚硅谷");  // 强引用
        StringBuffer str1 = str; // 强引用
        str = null;
        System.gc();
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(str1);
    }
}

复习：十五章3.3节
由于finalize()方法的存在，虚拟机中的对象一般处于三种可能的状态**。**

如果从所有的根节点都无法访问到某个对象，说明对象己经不再使用了。一般来说，此对象需要被回收。但事实上，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段。一个无法触及的对象有可能在某一个条件下“复活”自己，如果这样，那么对它立即进行回收就是不合理的。为此，定义虚拟机中的对象可能的三种状态。如下：
1. 可触及的：从根节点开始，可以到达这个对象。
2. 可复活的：对象的所有引用都被释放，但是对象有可能在finalize()中复活。此时不可触及，但可能会复活。
3. 不可触及的：对象的finalize()被调用，并且没有复活，那么就会进入不可触及状态。不可触及的对象不可能被复活，因为finalize()只会被调用一次。
以上3种状态中，是由于finalize()方法的存在，进行的区分。只有在对象不可触及时才可以被回收。

总结：
本例中的两个引用，都是强引用，强引用具备以下特点：

强引用可以直接访问目标对象。
强引用所指向的对象在任何时候都不会被系统回收，虚拟机宁愿抛出OOM异常，也不会回收强引用所指向对象。
强引用可能导致内存泄漏。

6.2 软引用(Soft Reference)——内存不足即回收

软引用是用来描述一些还有用，但非必需的对象。只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。注意，这里的第一次回收是不可达的对象，即不可触及的对象。当GC Roots不可触及的回收后，还是内存不足，就回收这些可触及的软引用。
软引用通常用来实现内存敏感的缓存。比如：高速缓存就有用到软引用。如果还有空闲内存，就可以暂时保留缓存，当内存不足时清理掉，这样就保证了使用缓存的同时，不会耗尽内存。
垃圾回收器在某个时刻决定回收软可达的对象的时候，会清理软引用，并可选地把引用存放到一个引用队列（Reference Queue）。
类似弱引用，只不过Java虚拟机会尽量让软引用的存活时间长一些，迫不得已才清理。
一句话概括：当内存足够时，不会回收软引用可达的对象。内存不够时，会回收软引用的可达对象。

// 在JDK1.2版之后提供了SoftReference类来实现软引用
Object obj = new Object();// 声明强引用
SoftReference<Object> sf = new SoftReference<>(obj);
obj = null; //销毁强引用  如果不销毁，这个对象即有强引用，又有软引用，内存不足时，一样不会销毁。

代码举例：

public class SoftReferenceTest {
    public static class User {
        public User(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
        public int id;
        public String name;
        @Override
        public String toString() {
            return "[id=" + id + ", name=" + name + "] ";
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，建立软引用
//        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(new User(1, "songhk"));
        //上面的一行代码，等价于如下的三行代码
        User u1 = new User(1,"songhk");
        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(u1);
        u1 = null;//取消强引用
        //从软引用中重新获得强引用对象,因为没有回收，是可以获得的
        System.out.println(userSoftRef.get());
        System.out.println("---目前内存还不紧张---");
        System.gc();
        System.out.println("After GC:");
//        //垃圾回收之后获得软引用中的对象
        System.out.println(userSoftRef.get());//由于堆空间内存足够，所有不会回收软引用的可达对象。
        System.out.println("---下面开始内存紧张了---");
        try {
            //让系统认为内存资源紧张、不够
            byte[] b = new byte[1024 * 1024 * 7];
//            byte[] b = new byte[1024 * 7168 - 635 * 1024];
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //再次从软引用中获取数据
            System.out.println(userSoftRef.get());//在报OOM之前，垃圾回收器会回收软引用的可达对象。
        }
    }
}

执行下列代码：垃圾收集前

public class SoftReferenceTest {
    public static class User {
        public User(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
        public int id;
        public String name;
        @Override
        public String toString() {
            return "[id=" + id + ", name=" + name + "] ";
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，建立软引用
//        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(new User(1, "songhk"));
        //上面的一行代码，等价于如下的三行代码
        User u1 = new User(1,"songhk");
        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(u1);
        u1 = null;//取消强引用
        //从软引用中重新获得强引用对象
        System.out.println(userSoftRef.get());
    }
}

发现可获得对象：

[id=1, name=songhk]

现在发生垃圾收集，执行下列代码：

public class SoftReferenceTest {
    public static class User {
        public User(int id, String name) {
            this.id = id;
            this.name = name;
        }
        public int id;
        public String name;
        @Override
        public String toString() {
            return "[id=" + id + ", name=" + name + "] ";
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建对象，建立软引用
//        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(new User(1, "songhk"));
        //上面的一行代码，等价于如下的三行代码
        User u1 = new User(1,"songhk");
        SoftReference<User> userSoftRef = new SoftReference<User>(u1);
        u1 = null;//取消强引用
        //从软引用中重新获得强引用对象
        System.out.println(userSoftRef.get());
        System.out.println("---目前内存还不紧张---");
        System.gc();
        System.out.println("After GC:");
//        //垃圾回收之后获得软引用中的对象
        System.out.println(userSoftRef.get());//由于堆空间内存足够，所有不会回收软引用的可达对象。
    }
}

执行结果：

[id=1, name=songhk] 
---目前内存还不紧张---
After GC:
[id=1, name=songhk]

下面内存紧张了，上述代码。JVM参数是：-Xms10m -Xmx10m，此时结果依然如此。

[id=1, name=songhk] 
---目前内存还不紧张---
After GC:
[id=1, name=songhk]

下面执行完整代码：包括内存紧张和JVM参数。发现就获得不到了。当内存不足的时候，即要报OOM时，要去清除软引用。因此OOM前还能获取，OOM之后就获取不到了。

[id=1, name=songhk] 
---目前内存还不紧张---
After GC:
[id=1, name=songhk] 
---下面开始内存紧张了---
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.atguigu.java.SoftReferenceTest.main(SoftReferenceTest.java:41)
null

6.3 弱引用(Weak Reference)——发现即回收

弱引用也是用来描述那些非必需对象，只(不能还被强引用引用)被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。在系统GC时，只要发现弱引用，不管系统堆空间使用是否充足，都会回收掉只被弱引用关联的对象。
但是，由于垃圾回收器的线程通常优先级很低，因此，并不一定能很快地发现持有弱引用的对象。在这种情况下，弱引用对象可以存在较长的时间。
弱引用和软引用一样，在构造弱引用时，也可以指定一个引用队列，当弱引用对象被回收时，就会加入指定的引用队列，通过这个队列可以跟踪对象的回收情况。
软引用、弱引用都非常适合来保存那些可有可无的缓存数据。如果这么做，当系统内存不足时，这些缓存数据会被回收，不会导致内存溢出。而当内存资源充足时，这些缓存数据又可以存在相当长的时间，从而起到加速系统的作用。 ```java // 在JDK1.2版之后提供了WeakReference类来实现弱引用

// 声明强引用 Object obj = new Object(); WeakReference

Java 后端

第十六章垃圾回收相关概念

1. System.gc()的理解

1.1 System.gc()的理解及手动GC操作

1.2 手动GC理解不可达对象的回收行为

2. 内存溢出与内存泄漏

2.1 内存溢出（OOM）

2.2 内存溢出原因分析

2.2 内存泄漏(Memory Leak)

3. stop The World

4. 垃圾回收的并行与并发

4.1 并发(Concurrent)

4.2 并行

4.3 并发 VS 并行

4.4 垃圾回收的并发与并行

5. 安全点与安全区域

5.1 安全点

5.2 安全区域

6. 再谈引用

6.1 强引用(Strong Reference)——不回收

6.2 软引用(Soft Reference)——内存不足即回收

6.3 弱引用(Weak Reference)——发现即回收

6.4 虚引用（Phantom Reference）——对象回收跟踪

6.5 终结器引用(了解)

第十六章 垃圾回收相关概念

1. System.gc()的理解

1.1 System.gc()的理解及手动GC操作

1.2 手动GC理解不可达对象的回收行为

2. 内存溢出与内存泄漏

2.1 内存溢出（OOM）

2.2 内存溢出原因分析

2.2 内存泄漏(Memory Leak)

3. stop The World

4. 垃圾回收的并行与并发

4.1 并发(Concurrent)

4.2 并行

4.3 并发 VS 并行

4.4 垃圾回收的并发与并行

5. 安全点与安全区域

5.1 安全点

5.2 安全区域

6. 再谈引用

6.1 强引用(Strong Reference)——不回收

6.2 软引用(Soft Reference)——内存不足即回收

6.3 弱引用(Weak Reference)——发现即回收

6.4 虚引用（Phantom Reference）——对象回收跟踪

6.5 终结器引用(了解)

第十六章垃圾回收相关概念