什么是垃圾

什么是垃圾（ Garbage） 呢？
 ➢垃圾是指在运行程序中没有任何指针指向的对象，这个对象就是需要被回收的垃圾。
 ➢外文： An object is considered garbage when it can no longer be reached from any pointer in the running program.

如果不及时对内存中的垃圾进行清理，那么，这些垃圾对象所占的内存空间会一直保留到应用程序结束，被保留的空间无法被其他对象使用。甚至可能导致内存溢出。

为什么需要GC

  • 对于高级语言来说，一个基本认知是如果不进行垃圾回收，内存迟早都会被消耗完，因为不断地分配内存空间而不进行回收，就好像不停地生产生活垃圾而从来不打扫一样。
  • 除了释放没用的对象，垃圾回收也可以清除内存里的记录碎片。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，以便JVM 将整理出的内存分配给新的对象。

  • 随着应用程序所应付的业务越来越庞大、复杂，用户越来越多，没有GC就不能保证应用程序的正常进行。而经常造成STW（Stop-The-World）的GC又跟不上实际的需求，所以才会不断地尝试对GC进行优化。

    什么是内存泄漏？

    上图：
    垃圾回收 - 图1

  • 解释一下这张图，每个Android（或Java）应用程序都有一个起点（GC Root），从这个点中实例化对象、调用方法。一些对象直接引用GC Root，这些对象有引用了另一些对象。因此，形成了引用链，就像上图一样。因此垃圾收集器从GC Root开始并遍历直接或间接链接到GC Root的对象。在此过程结束时，脱离GC Root的对象/对象链将被回收。

  • 有了上图，理解内存泄漏的概念就很简单，说白了就是：长生命周期对象A持有了短生命周期的对象B，那么只要A不脱离GC Root的链，那么B对象永远没有可能被回收，因此B就泄漏了。

  • 现在，除了Java以外，C#、Python、 Ruby等语言都使用了自动垃圾回收的思想，也是未来发展趋势。可以说，这种自动化的内存分配和垃圾回收的方式己经成为现代开发语言必备的标准。

    内存溢出（OOM）

    内存泄露：申请使用完的内存没有释放，导致虚拟机不能再次使用该内存，此时这段内存就泄露了，因为申请者不用了，而又不能被虚拟机分配给别人用。
    内存溢出：申请的内存超出了JVM能提供的内存大小，此时称之为溢出。
    按照JVM规范，除了程序计数器不会抛出OOM外，其他各个内存区域都可能会抛出OOM。

    出现场景

    最常见的OOM情况有以下三种：

  • java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ———>java堆内存溢出，此种情况最常见，一般由于内存泄露或者堆的大小设置不当引起。对于内存泄露，需要通过内存监控软件查找程序中的泄露代码，而堆大小可以通过虚拟机参数-Xms,-Xmx等修改。

  • java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space ———>java永久代溢出，即方法区溢出了，一般出现于大量Class或者jsp页面，或者采用cglib等反射机制的情况，因为上述情况会产生大量的Class信息存储于方法区。此种情况可以通过更改方法区的大小来解决，使用类似-XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=256m的形式修改。另外，过多的常量尤其是字符串也会导致方法区溢出。

  • java.lang.StackOverflowError———> 不会抛OOM error，但也是比较常见的Java内存溢出。JAVA虚拟机栈溢出，一般是由于程序中存在死循环或者深度递归调用造成的，栈大小设置太小也会出现此种溢出。可以通过虚拟机参数-Xss来设置栈的大小。

    Java的垃圾回收机制

  • 自动内存管理，无需开发人员手动参与内存的分配与回收，这样降低内存泄漏和内存溢出的风险

    • 没有垃圾回收器，java也会和cpp一样，各种悬垂指针，野指针，泄露问题让你头疼不已。
  • 自动内存管理机制，将程序员从繁重的内存管理中释放出来，可以更专心地专注于业务开发
  • oracle官网关于垃圾回收的介绍
  • 对于Java开发人员而言，自动内存管理就像是一个黑匣子，如果过度依赖于「自动」，那么这将会是一场灾难，最严重的就会弱化Java开发人员在程序出现内存溢出时定位问题和解决问题的能力。
  • 此时，了解JVM的自动内存分配和内存回收原理就显得非常重要，只有在真 正了解JVM是如何管理内存后，我们才能够在遇见OutOfMemoryError时，快速地根据错误异常日志定位问题和解决问题。
  • 当需要排查各种内存溢出、内存泄漏问题时，当垃圾收集成为系统达到更高并发量的瓶颈时，我们就必须对这些“自动化”的技术实施必要的监控和调节。
  • 垃圾回收器可以对年轻代回收，也可以对老年代回收，甚至是全堆和方法区的回收。
    • 其中，Java堆是垃圾收集器的工作重点。
  • 从次数上讲：
    • 频繁收集Young区
    • 较少收集old区
    • 基本不动Perm区(方法区/元空间)

垃圾回收 - 图2

参考