[置顶] GC垃圾收集器概述

一个优秀的Java程序员必须了解GC的工作原理、如何优化GC的性能、如何和GC进行有效的交互，因为有一些应用程序对性能要求较高，例如嵌入式系统、实时系统等。只有全面提升内存的管理效率，才能提高整个应用程序的性能。 本篇文章首先简单介绍GC的工作原理，然后再对GC的几个关键问题进行深入探讨，最后提出一些Java程序设计建议，从GC角度提高Java程序的性能。

GC的基本原理
Java的内存管理实际上就是对象的管理，其中包括对象的分配和释放，对于程序员来说，分配对象使用new关键字；释放对象时，只要将对象所有引用赋值为null，让程序不能够再访问到这个对象，我们称该对象为"不可达的".GC将负责回收所有"不可达"对象的内存空间。
对于GC来说，当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。通常，GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象，通过这种方式确定哪些对象是"可达的"，哪些对象是"不可达的"。当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就有责任回收这些内存空间。但是，为了保证GC能够区别平台实现的问题，Java规范标准对GC的很多行为都没有进行严格的规定。例如，对于采用什么类型的回收算法、什么时候进行回收等重要问题都没有明确的规定。因此，不同的JVM的实现者往往有不同的实现算法。这也给Java程序员的开发带来很多不确定性。本文研究了几个和GC工作相关的问题，努力减少这种不确定性给Java程序带来的负面影响。

  增量式GC( Incremental GC )
GC在JVM中通常由一个或一组进程来实现，它本身也和用户程序一样占用heap空间，运行时也占用CPU，当GC进程运行时，应用程序停止运行。因此，当GC运行时间较长时，用户能够感到Java程序的停顿，另一方面，如果GC运行时间太短，可能对象回收率太低，这意味着还有很多应该回收的对象没有被回收，仍然占用大量内存。因此，在设计GC的时候，就必须在停顿时间和回收率之间进行权衡。

一个好的GC实现允许用户定义自己所需要的设置，例如内存有限的设备，对内存的使用量非常敏感，希望GC能够准确的回收内存，它并不在意程序速度的放慢，另外一些实时网络游戏，就不能够允许程序有长时间的中断。 增量式GC就是通过一定的回收算法，把一个长时间的中断，划分为很多个小的中断，通过这种方式减少GC对用户程序的影响。虽然，增量式GC在整体性能上可能不如普通GC的效率高，但是它能够减少程序的最长停顿时间。
Sun JDK提供的HotSpot JVM就能支持增量式GC。HotSpot JVM缺省GC方式为不使用增量GC，为了启动增量GC，我们必须在运行Java程序时增加-Xincgc的参数。HotSpot JVM增量式GC，实现是采用Train GC算法，它的基本想法：将堆中的所有对象按照创建和使用情况进行分组(分层)，将使用频繁和具有相关性的对象放在一队中，随着程序的运行，不断对组进行调整，当GC运行时，它总是先回收最老的(最近很少访问的)对象，如果整组都为可回收对象，GC将整组回收，这样，每次GC运行只回收一定比例的不可达对象，保证程序的顺畅运行。

finalize（）函数
finalize是位于Object类的一个思路方法，该思路方法的访问修饰符为protected，由于所有类为Object的子类，因此用户类很容易访问到这个思路方法。由于，finalize函数没有自动实现链式调用，我们必须手动实现，因此finalize函数的最后一个语句通常是super.finalize()。通过这种方式，我们可以实现从下到上实现finalize的调用，即先释放自己的资源，然后再释放父类的资源。
根据Java语言规范标准，JVM保证调用finalize函数之前，这个对象是不可达的，但是，JVM不保证这个函数一定会被调用。另外，规范标准还保证finalize函数最多运行一次。
很多Java初学者会认为这个思路方法类似和C++中的析构函数，将很多对象、资源的释放都放在这一函数里面。其实，这不是一种很好的方式，原因如下：其一，GC为了能够支持finalize函数，要对覆盖这个函数的对象作很多附加的工作；其二，在finalize运行完成之后，该对象可能变成可达的，GC还要再检查一次该对象是否是可达的，因此，使用finalize会降低GC的运行性能；其三，由于GC调用finalize的时间是不确定的，因此通过这种方式释放资源也是不确定的。
通常，finalize用于一些不容易控制，并且非常重要资源的释放，例如一些I/O操作、数据连接等，这些资源的释放对整个应用程序是非常关键的。在这种情况下，程序员应该以通过程序本身管理(包括释放)这些资源为主，以finalize函数释放资源方式为辅，形成一种双保险的管理机制，而不应该仅仅依靠finalize来释放资源。
程序如何和GC进行交互（不懂．．．）
Java2增强了内存管理功能，增加了一个java.lang.ref包，其中定义了3种引用类。这3种引用类分别为SoftReference、WeakReference和PhantomReference.通过使用这些引用类，程序员可以在一定程度和GC进行交互，以便改善GC的工作效率。这些引用类的引用强度介于可达对象和不可达对象之间。
一些Java编码的建议
根据GC的工作原理，我们可以通过一些窍门技巧和方式，让GC运行更加有效率，更加符合应用程序的要求。以下就是一些程序设计的几点建议：
１、最基本的建议就是尽早释放无用对象的引用。大多数程序员在使用临时变量的时候，都是让引用变量在退出活动域(scope)后自动设置为null。我们在使用这种方式时候，必须特别注意一些复杂的对象图，例如数组、队列、树、图等，这些对象之间有相互引用，关系较为复杂。对于这类对象，GC回收它们一般效率较低。如果程序允许，尽早将不用的引用对象赋为null。这样可以加速GC的工作。
2、尽量少用finalize函数。Finalize函数是Java提供给程序员一个释放对象或资源的机会，但是，它会加大GC的工作量，因此尽量少采用finalize方式回收资源。
3、注意集合数据类型，包括数组、树、图、链表等数据结构，这些数据结构对GC来说回收更为复杂。另外，注意一些全局的变量，以及静态变量，这些变量往往容易引起悬挂对象(dangling reference)，造成内存浪费。
4、当程序有一定的等待时间，程序员可以手动执行System.gc()，通知GC运行，但是Java语言规范标准并不保证GC一定会执行，此时使用增量式GC可以缩短Java程序的暂停时间。